钛合金因具有优异的性能如低密度、高强度、优异的耐蚀性和生物相容性,被广泛应用于外科植入材料。但是,钛合金属于生物惰性材料,且不具有抗菌性。因此,选择合适的表面处理方法以提高钛合金的生物性能非常重要。微弧氧化（Micro-arc oxidation,MAO）是一种极具吸引力的表面处理方法,它能在钛合金表面制备多孔陶瓷涂层。微弧氧化膜性能由遴选的电解质组成和浓度及使用的电参数决定。钙（Ca）是人体必需的元素,是构成骨骼和牙齿的重要成分。镁（Mg）是人体内第四大阳离子,支持钙化组织矿化和间接影响矿物代谢。另外,在骨科和牙科手术中,向生物陶瓷基体补充Mg可以改善植入物的整合效果和提高相关愈合时间。铜（Cu）是哺乳动物生活中必不可少的微量元素,具有低的细胞毒性,并能刺激多种酶的活性,且支持骨骼中胶原蛋白和弹性蛋白的交联。另外,Cu还是一种非常好的无机抗菌元素。本文在含环保型有机电解质植酸的基本电解液中,选择稳定性和溶解性好的EDTA-Ca Na2（Na2Ca Y）、EDTA-Mg Na2（Na2Mg Y）和EDTA-Cu Na2（Na2Cu Y）作为含Ca、Mg和Cu电解质,分别制备含Ca-Mg、Cu和Ca-Mg-Cu的MAO涂层。本论文主要开展了以下工作:（1）对表面处理而言,理想结果是在医用钛合金表面制备同时含Ca、Mg元素且具有适当孔隙率的MAO涂层。通过正交试验,研究了Na2Ca Y、Na2Mg Y、KOH和终电压对钛合金MAO涂层中Ca、Mg含量和孔隙率的影响。结果表明,Ca和Mg主要通过扩散进入MAO涂层,这两种元素之间存在的竞争相对不明显。随着KOH浓度增加,MAO涂层中Ca和Mg的含量也会增加。增加KOH、Na2Ca Y或Na2Mg Y浓度能增加溶液的p H值,有利于MAO涂层的形成。在相同工艺条件下,MAO涂层中Ca含量要高于Mg含量,这可能是因为Ca3（PO4）2的溶解度积常数小于Mg3（PO4）2的溶解度积常数。终电压有利于涂层的形成,对Ca或Mg含量的影响较小,但却是决定涂层孔隙率最重要的因素。随着终电压从300 V增加到350 V,涂层孔隙率开始是增加的;但当终电压超过350 V后,孔隙率呈现减小的趋势。（2）分别研究了电解液中植酸、Na2Cu Y和KOH浓度及电源控制模式对MAO涂层表面形貌和成分的影响。结果表明,电解质通过影响电解液p H值和电导率来决定MAO涂层成份和表面形貌。在MAO过程中,Cu同时参与了阳极的MAO涂层形成和阴极的金属Cu析出。由于Na2Cu Y和KOH对溶液p H影响不同,Na2Cu Y浓度和KOH浓度分别稍微和显著增加MAO涂层中Cu含量。植酸有利于MAO涂层的形成,当浓度增加到4 g/L后,涂层中Cu含量降低。MAO涂层中的Cu主要以Cu2O的形式存在,而150-600 nm尺度的金属Cu颗粒则通过还原反应沉积在阴极表面。与恒流模式相比,恒压模式制备的MAO涂层中Cu含量更低,微裂纹更明显。（3）采用两步MAO法制备含Ca-Mg-Cu涂层。首先,在阳极制备含高Ca和适量Mg的MAO涂层,然后采用阴极沉积法制备Ca-Mg-Cu涂层。研究发现,采用中性或弱酸性溶液可制备结晶细致的Cu颗粒,Cu颗粒从孔内向外生,并且生长速率缓慢,易于控制沉积Cu颗粒与基体的结合力。电解液p H值和电导率对沉积Cu质量有较大影响,涂层中Cu含量与电解液电导率呈正相关性,与电解液p H值呈负相关性。在中性电解液中,高溶液电导率制备的Cu颗粒很大;而在低电导率条件下,制备的Cu颗粒均匀、尺寸很小。