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Ni-Mo合金涂层因具有高的硬度、优良的耐磨性和耐腐蚀性、及低的析氢过电位等优点,而广泛应用于电子、汽车、航空航天、模具和化工等行业。但是,随着工业的发展,合金涂层已经很难满足人们对在极端的摩擦磨损和腐蚀性环境下服役的材料提出的要求。研究表明,合金基质/第二相硬质颗粒复合涂层能够有效地提升材料的机械和耐蚀性能。因此,本工作通过向Ni-Mo合金涂层中添加微米金刚石颗粒制备出Ni-Mo/金刚石涂层,系统的研究了涂层的结构、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。本文首先采用电镀的方法,通过调整电镀工艺参数制备出了一系列Mo含量的Ni-Mo涂层。系统地研究了 Mo含量对沉积态和经450℃热处理后的Ni-Mo涂层微观结构、硬度和耐磨性的影响,并确定了 Ni-Mo涂层的塑性变形机理。然后,通过向镀液中添加不同浓度和尺寸的金刚石颗粒制备出了 Ni-Mo/金刚石涂层,研究了颗粒含量和尺寸对450℃热处理后的复合涂层结构、硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能的影响。随后研究了热处理过程中颗粒/基质金属界面的演变对Ni-Mo/金刚石涂层综合性能的影响。主要研究结果如下:沉积态和经450℃热处理后的Ni-Mo涂层均由纳米晶Ni(Mo)固溶体组成,其平均晶粒尺寸小于15 nm,且晶粒随Mo含量的升高而变小。该涂层在摩擦过程中发生应力诱发晶粒长大,通过TEM形貌分析出涂层的塑性变形受晶界调控。沉积态Ni-Mo涂层的硬度在5.3 GPa到6.2 GPa之间,其Hall-Petch关系转变的临界晶粒尺寸在7.9 nm。经450℃热处理后,涂层的硬度达到了 7.7-10 GPa。另外,沉积态和退火态Ni-Mo涂层的磨损率均在10-4 mm3 N-1 m-1的数量级范围内,且与硬度之间表现出传统的Archard规律。450℃热处理后的Ni-Mo/金刚石涂层中的基质金属仍然由晶粒尺寸小于10 nm的Ni(Mo)固溶体组成。基质金属的晶粒尺寸随着颗粒含量的增多而降低,说明金刚石的加入能够提升纳米晶粒的热稳定性。另外,颗粒有利于涂层硬度和耐磨性的提升,涂层的硬度在9.6-15.4 GPa之间,磨损率在6.8×10-5 mm3 N-1 m-1到2×10-6 mm3 N-1 m-1的范围内。低金刚石含量下,涂层的硬度几乎没有发生变化。当尺寸为0.5、1、5和10μm的金刚石含量分别超过9、13、18和21 vol.%时,复合涂层硬度有明显的提升。低金刚石含量涂层(<10 vol.%)的耐磨性随着颗粒尺寸的变大先增后降。考虑到涂层的硬度基本相同,耐磨性的变化主要来源于磨损机制中磨粒磨损的先增强后减弱。随着颗粒含量的提升,含大尺寸金刚石(≥5 μm)的复合涂层中容易形成Ni-Mo+Al2O3薄膜。这种连续的薄膜能够减少磨球与涂层之间的直接接触面积,从而实现了摩擦系数和磨损率的降低。在450℃热处理过程中,Mo向颗粒/基质金属界面处的偏析提升了涂层的硬度和耐磨性。热处理温度为600℃时,MoNi相的形成消耗了颗粒/金属界面处富集的Mo,以及晶粒的长大使涂层的硬度和耐磨性均出现下降。同样的原因也导致了 Ni-Mo/金刚石涂层在750℃退火后的软化。但是,由于金刚石的石墨化和涂层弹性模量的变大,涂层的耐磨性提升了一个数量级。采用电化学方法对Ni-Mo和Ni-Mo/金刚石涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中进行了腐蚀性能的测试,其结果显示450℃热处理的Ni-Mo涂层的柱状晶簇界面发生了严重的局部腐蚀,且涂层的耐蚀性随着Mo含量的升高而下降。颗粒的加入也会引起颗粒/基质界面处溶质原子的不均匀分布,从而出现了颗粒诱发退火态Ni-Mo/金刚石涂层耐蚀性下降的现象。相较于经450℃热处理后的Ni-Mo/金刚石涂层,沉积态涂层中溶质原子分布均匀,涂层表现出均匀腐蚀和较高的耐蚀性。经600℃和750℃热处理后的涂层中析出了 Mo的化合物,降低了颗粒/基质金属界面处的Mo元素偏析,从而涂层也表现出均匀腐蚀和耐蚀性的提高。