近年来,尺寸小于100nm的纳米材料受到了比较广泛的关注,纳米材料通常表现出良好的物理及化学性能,在材料领域得到了广泛应用并成为研究热点。β-SiC颗粒属于立方晶系,其硬度仅次于金刚石,β-SiC颗粒的莫氏硬度数值可达到9.25-9.6,同时β-SiC颗粒具有较高的热导率、良好的化学稳定性、偏低的热胀系数,采用纳米β3-SiC颗粒(20nm)与金属共沉积的方法制得的Ni-P-β-SiC复合镀层,不仅可以很好的保持Ni-P合金的耐腐蚀性,还可以提高其表面硬度,提高机械零件耐磨性,延长其使用寿命。本课题主要研究脉冲电喷镀Ni-P-β-SiC复合镀层制备的工艺及其性能。本文在改进过的数控电喷镀装置上制备Ni-P-β-SiC复合镀层,对复合镀层进行相关的性能检测(硬度、表面粗糙度、耐磨性等),研究脉冲工艺参数(峰值电流密度、占空比、频率)对镀层性能的影响规律。具体研究内容包含以下几方面:(1)电喷镀Ni-P-β-SiC复合镀层的COMSOL仿真研究。采用COMSOL Multiphysics软件对不同两极间隙和不同入口流速条件下的流场进行仿真分析,并对加工区域进行流场与二次电镀搞合分析,结果表明在两级间隙为1.5mm,流速为3m/s时,阴极工件表面的流速、压力和电解质电势分布最合适。(2)表面活性剂、β-SiC颗粒浓度和镀液温度的确定。开展单因素试验,通过分析加入不同表面活性剂后,镀液的极化曲线、所制备Ni-P-β-SiC复合镀层的硬度以及不同表面活性剂的HLB情况,最终选择的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS);通过对不同β-SiC颗粒浓度下所制得的Ni-P-β-SiC复合镀层显微硬度、表面粗糙度以及摩擦磨损量比较,得出β-SiC颗粒的浓度应为4g/L。通过对比分析不同镀液温度对复合镀层沉积速度和显微硬度的影响,选定镀液温度为60℃。(3)脉冲电喷镀Ni-P-β-SiC复合镀层的工艺试验研究。利用JMP软件的定制设计器模块进行试验设计及数据分析,研究峰值电流密度、脉冲占空比、脉冲频率对复合镀层沉积速度、显微硬度、摩擦磨损量、表面粗糙度的影响规律。根据相应的回归模型方程进行多响应优化,得到Ni-P-β-SiC复合镀层最优工艺参数组合为:峰值电流密度73 A.dm-2,占空比为38%,频率为1824Hz;在此工艺条件下,镀层的平均沉积速度为21.34μm min-1,显微硬度为782.72HV,摩擦磨损量为0.011613mm3,表面粗糙度为0.054μm;经过对最优工艺参数下的Ni-P-β-SiC复合镀层和Ni-P合金对摩擦系数和磨损量的分析,显示Ni-P-β-SiC复合镀层具有更加优良的耐磨性。对最优工艺参数下的Ni-P-β-SiC复合镀层进行物相分析,证明了 β-SiC的存在。(4)电喷镀Ni-P-β-SiC复合镀层的耐腐蚀性能研究。采用动电位扫描测定极化曲线的方法,拟合镀层在质量分数50g/L的NaCl溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流,得出Ni-P-β-SiC复合镀层和Ni-P合金镀层具有优良耐蚀性,并分析了腐蚀机理。