化学复合镀层具有许多优异的物理性能和化学性能,如复合镀层具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、低热膨胀系数以及很好的化学稳定性等优异性能,因此在航空、航天、汽车等工业中获得广泛应用。作为有益探索,为了提高高速钢刀具的耐用度,本文在Ni-W-P三元合金基础上,添加高硬度、具有自润滑性能的Si₃N₄颗粒,制备Ni-W-P-Si₃N₄复合镀层,以镀层的硬度和耐磨性为指标优化复合镀层,并优化Ni-W-P-Si₃N₄复合镀层与高速钢试块的结合力,对比分析普通高速钢麻花钻及各类型镀层高速钢麻花钻的切削性能,取得一定效果。与Ni-P二元合金镀层相比,Ni-W-P镀层具有更高的硬度和更好的耐磨性。本文通过改变化学镀液中钨酸钠的加入量（0-75g/L）制备出不同W、P含量的Ni-W-P镀层,用扫描电镜和能谱仪分析镀层的W、P含量,用显微硬度计测试镀层硬度,用球盘式摩擦磨损试验机测试镀层摩擦系数和磨损率,将镀层的硬度与镀层中的W、P含量对比分析,研究它们之间的内在关系;并通过X射线衍射仪对镀层进行物相分析,探索W、P含量与镀层中典型物相之间的关系,进而与镀层硬度和耐磨性的关系;并用同样方法研究了时效处理条件下镀层化学成分与镀层硬度和耐磨性之间的关系。优化了Ni-W-P-Si₃N₄复合镀层的制备工艺,在确定沉积方式为交替沉积的基础上,重点研究了交替沉积时间对镀层中Si₃N₄含量的影响,优选出最佳的交替沉积时间;在此基础上,探索了镀液中Si₃N₄添加量、粒径对复合镀层形貌、成分及硬度的影响。结果表明:在Ni-W-P-Si₃N₄镀液沉积2.0min和在Ni-W-P镀液沉积1.0min得到的镀层Si₃N₄含量最多;对于同一粒径Si₃N₄,镀层中Si₃N₄含量均是随着Si₃N₄添加量增加先增加后减小;而硬度的大小主要由镀层Si₃N₄含量决定;对于不同粒径的Si₃N₄,以Si₃N₄添加量2.0g/L为例,镀层中Si₃N₄含量随着粒径增大而增加,硬度则是先减小后增大。比较分析Si₃N₄颗粒粒径、添加量对Ni-W-P-Si₃N₄复合镀层的摩擦性能,重点研究不同粒径的复合镀层的磨损机理。结果表明:随着Si₃N₄颗粒粒径的增大,复合镀层中Si₃N₄颗粒含量、镀层耐磨性显著提高。选取三组载荷和三组滑动速度,研究载荷和滑动速度对Ni-W-P镀层和Ni-W-P-Si₃N₄复合镀层摩擦性能的影响。结果表明:对于Ni-W-P镀层和Ni-W-P-Si₃N₄化学复合镀层而言,镀层的平均摩擦系数均随着载荷的增加而变大,Ni-W-P镀层随着滑动速度的增加呈现出先增加后降低的趋势,磨损率的变化规律与之相同;而对于Ni-W-P-Si₃N₄化学复合镀层载荷对摩擦系数的影响较为明显,滑动速度对摩擦系数的影响不太大。利用正交试验法,研究不同活化液对化学镀层与高速钢基体之间结合力的影响。通过正交试验极差分析得到:氢氟酸对结合力影响最大,硝酸、盐酸次之,硫酸次之;获得较高结合力的活化液配比选择是:氢氟酸5ml、硝酸7.5ml、盐酸15ml、硫酸15ml、其余蒸馏水。对高速钢麻花钻、Ni-W-P镀层麻花钻、Ni-W-P-Si₃N₄复合镀层麻花钻做钻削试验。在相同切削条件下,比较加工40Cr的刀具耐用度。结果表明:经过寿命切削试验对比Ni-W-P-Si₃N₄化学复合镀层高速钢刀具的耐磨性有较大提高。