本文的研究目的是在低碳钢表面制备纳米/非晶Ni基W系合金层，并分析所制备的合金层显微硬度和腐蚀电化学等表面性能。为此，本文展开了以下工作：首先采用单因素条件实验分别研究了pH值、电流密度及钨酸钠浓度对电沉积Ni-W合金镀层的影响。并利用BP神经网络预测系统，建立了在此镀液体系中工艺参数与目标性能的映射关系；其次利用多种电化学手段研究了纳米Ni-W合金镀层的电结晶机理；最后分别研究了热处理和钝化等后处理工艺对Ni-W合金镀层结构和性能的影响，以期进一步提高其性能；此外，通过在Ni-W合金镀层的镀液体系中加入Cu元素制备超疏水性Ni-W-Cu三元合金镀层和加入纳米颗粒（Al2O3、SiO2、Cr2O3）制备Ni-W-纳米复合镀层的研究，开发了一系列具有优异性能的新型Ni基W系合金层。通过以上几方面工作主要得到以下结论：通过对镀层表面形貌、成分和结构的分析，研究了各工艺参数对在Ni-W合金沉积过程以及对镀层粗糙度、硬度、腐蚀电化学等表面性能影响。研究中发现，W在镀层不仅仅以置换原子的形式存在于Ni基固溶体中，还以钨酸盐(较低pH值)或柠檬酸盐(高pH值)等形态存在于镀层中。在pH值在5.5~7.5的范围内所制备的镀层晶格中W的含量较高，杂质含量相对较少；酸性镀液中所制备的镀层为纳米晶结构，具有极高的硬度，硬度值最高可达794.4HV；碱性镀液中所制备的非晶态Ni-W合金镀层在3.5wt.%NaCl溶液中会发生钝化现象，能够极大的提升镀层的耐腐蚀性能；另外，本文中利用Visual C#搭建一个可视化的BP神经网络预测系统，建立了在此镀液体系下工艺参数（pH值、电流密度、镀液成分）对电镀过程中阴极电流效率及镀层的显微硬度和腐蚀电流密等性能之间的映射关系，用于确定电沉积Ni-W合金的最佳工艺方案及预测镀层的目标性能。在对纳米Ni-W合金镀层的电沉积过程的研究中发现，镀液中WO2-4所形成的络合物吸附在电极表面，形成形核活性点，有利结晶于形核。纯镍金属沉积的成核过程更接近于扩散控制下三维瞬时成核，镀层表现为粗大的角锥状晶态结构；而Ni-W合金共沉积时为扩散控制下三维连续成核，在沉积过程中晶核的数目不断地增加，抑制晶体长大从而形成针状纳米结构Ni-W镀层。热处理对Ni-W合金镀层样品的影响十分显著。氢气气氛下500°C热处理后镀层出现生NiW、Ni4W等金属中间相；1000°C镀层中可还原出单质W。氩气气氛下500°C镀层中出现WC；而1000°C处理后镀层则由Ni-W、Ni4W、Ni6W6C相构成。过高的温度将使镀层表面产生裂纹，这些表面形貌和成分的改变都将对镀层的性能产生影响。硬度测试结果表明热处理能够极大地提升镀层表面硬度，同一样品在氩气气氛下比在氢气气氛中热处理后的硬度更高。热处理温度为500°C时镀层的硬度提升最明显。热处理温度进一步升高（750°C、1000°C），镀层硬度有所下降。样品在氩气气氛下500°C热处理后硬度可达最大值1280HV。在硼酸缓冲溶液中，Ni-W合金镀层的钝化性能优于低碳钢基体及纯Ni镀层。利用M-S曲线分析得出，低碳钢表面形成的钝化膜呈n型半导体的特征，载流子密度为4.05×1021cm-3。Ni和Ni-W合金表面所形成的钝化膜均表现为p型半导体结构特征，载流子密度相对于低碳钢基体有明显的减小，处于1019cm-3这个数量级范围内。所有样品中非晶态Ni-W合金镀层载流子密度最小，为1.12×1019cm-3。根据PDM模型计算出了合金层样品表面钝化膜内点缺陷的扩散系数，比较后发现所有Ni-W合金镀层样品的扩散系数D差异不大，均在在5.5×10-14cm-2左右。结合M-S分析和扩散系数计算结果可以推断出载流子密度和扩散系数是决定钝化膜层导电能力的关键因素，因而所研究样品的钝化性能影响因素主要是样品表面所形成膜层载流子密度的差异。所有样品中，非晶态Ni-W合金镀层（样品D）具有最佳钝化性能，镀层表面所形成的钝化膜能为基体提供良好的保护作用。在Ni-W镀液中加入Cu2+所制备的Ni-W-Cu三元镀层具有不同于Ni-W合金的特殊结构。XRD测试结果表明，镀液中Cu2+浓度为0.01mol/L时，在镀层沉积过程中低表面能的（111）面相比于其他面的优势生长地位最为显著，镀层由着60～100nm的细小纳米颗粒团聚所形成的垂直于样品表面的锥柱体构成，该微米/纳米结构具有极高的比表面积。接触角测试结果表明，该镀层接触角大于150，具有超疏水性。通过电化学测试进一步证明其耐腐蚀性能优于Ni-W镀层。Ni-W-Cu三元镀层所具有疏水的特性能为金属基体提供保护，在工程和生活领域都具有广泛的应用前景。这种“一步法”制备Ni-W-Cu合金镀层的工艺，不需要在合金层修饰低表面能材料这一步骤，大大简化了传统“两步法”制备疏水性涂层的工艺，为新型疏水性涂层的制备提供一种简洁高效的新方案。通过在镀液中添加Al2O3、SiO2、Cr2O3等纳米颗粒进行Ni-W-纳米复合镀层的制备。分析了粉体添加量及粉体种类对纳米复合镀层的性能的影响。结果表明：在所研究镀液体系中所制备的Ni-W镀层为非晶态结构，镀液中加入纳米颗粒后影响镀层在电极表面的沉积过程，所制备的复合镀层均为晶态结构，具有比Ni-W基质镀层更高的硬度。在所有的复合镀层样品中，Al2O3添加量为20g/L时，所制备的Ni-W-Al2O3纳米复合镀层的硬度最高（894HV），腐蚀电流密度最小，阻抗值最大，对金属基体的保护作用最强。