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普通碳钢因成本较低且综合性能满意,被广泛应用于石油、化工、船舶等工业领域,但在其使用过程中腐蚀是不可忽视的问题。目前,在碳钢表面制备金属涂层已成为重要的防腐蚀手段之一。Ni基合金由于具有较高的耐蚀性,成为制备防腐金属涂层的重要原材料。实现金属涂层的方法包括低温到高温的众多制备方法。因此本文在Q235碳钢基体上分别采用低温化学镀技术和高温激光熔覆技术制备Ni基金属涂层,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射技术、显微硬度计、多功能材料表面性能试验仪、电化学工作站及扫描开尔文探针技术等对高低温技术获得的Ni基涂层的组织形貌、力学及耐蚀性进行了对比研究。研究结果如下:采用低温化学镀技术在Q235碳钢基体上制备纯Ni-P涂层、双层Ni-P-TiO2、Ni-P-ZrO2以及三层Ni-P-TiO2/ZrO2复合涂层。研究表明,四种涂层的表面均具有均匀的微观组织形貌,涂层与基体结合良好,厚度均约为13 μm。加入颗粒的双层Ni-P-TiO2、Ni-P-ZrO2以及三层Ni-P-TiO2/ZrO2复合涂层的表面显微硬度分别比纯Ni-P涂层高约53%、88%以及89%。同时,三层Ni-P-TiO2/ZrO2复合涂层具有最优异的摩擦学性能。此外,三层Ni-P-TiO2/ZrO2复合涂层具有最低的腐蚀电流密度3.80×10-7 A/cm2以及最高的极化电阻3.13 × 104Ω·cm2。采用高温激光熔覆技术在Q235碳钢基体上制备多熔道搭接Ni基熔覆层。研究表明,熔覆层厚度约为832 μm,且与基体呈冶金结合。熔覆层的显微硬度比基体高约41%,摩擦系数比基体低约45%。熔覆层在3.5 wt.%NaCl溶液中的浸泡实验结果表明,随着浸泡时间的持续增加,基体的容抗弧半径下降,熔覆层的容抗弧半径增大。在2 mol/LHCl溶液中,熔覆层和基体的自腐蚀电流密度分别为5.96 × 10-6 A/cm2和2.80 × 10-4 A/cm2。此外,对Ni基熔覆层的搭接区(C1)与非搭接区(C2)的微观组织形貌、力学性能以及耐腐蚀性能进行研究。结果表明,C1和C2的微观组织形貌分别由树枝晶结构和等轴晶构成。C1和C2主要由γ-Ni固溶Fe、W、Cr元素的固溶体组成。此外,C1和C2的小角度晶界(LAGBs)体积分数分别约为10.8%和11.3%。同时,C1和C2的显微硬度分别约为354.5 HV0.1和443.8 HV0.1。C1和C2的平均摩擦系数分别约为0.256和0.152。此外,C2的极化电阻比C1高约26.8%,缺陷密度比C1低约57.6%,且表面电位高于C1,同时具有较稳定的钝化膜。通过对低温化学镀技术和高温激光熔覆技术制备的两类多种Ni基涂层的对比研究发现,两类涂层的表面均匀致密,且涂层与基体结合紧密。同时,两类涂层的显微硬度均高于基体,其中纯Ni-P涂层与Ni基激光熔覆层的显微硬度相当,而化学镀复合涂层的显微硬度比Ni基激光熔覆层高。此外,电化学行为对比研究发现,在3.5 wt.%NaCl溶液中,Ni基激光熔覆层具有较大的容抗弧半径,且其自腐蚀电流密度比化学镀三层Ni-P-TiO2/ZrO2复合涂层的低约52%。同时,所制备的两类多种涂层的自腐蚀电流密度均比基体低约1～2个数量级。这表明两类涂层均能提高基体的耐蚀性,其中高温激光熔覆技术制备的涂层较低温化学镀制备的涂层具有更优异的耐腐蚀性能。