矿浆泵叶轮、气阀等关键零部件在大载荷扭矩、高压冲蚀、酸性矿浆液腐蚀下易导致失效,为了改善此类工况服役的易损件表面性能,提高其在工程应用中的使用寿命,本论文在自行设计并搭建的实验平台上,开展了磁场射流电沉积CNT纳米增强镍基复合涂层的基础实验研究,同时对制备的纳米复合涂层表面形貌及各项性能(显微硬度、摩擦系数、电化学腐蚀)等进行了详细的表征分析。本论文的主要研究内容如下:1、自主设计搭建了射流电沉积平台。主要内容包括传动系统、电镀液循环系统、喷嘴系统、工件夹具、水浴加热系统以及控制系统等的设计。通过射流电沉积装置核心模块的设计,解决了射流电沉积所需的镀液循环、镀液温度调控,电极相对位置控制,喷射流量调节等问题。2、确定了电镀液的配方和碳纳米管增强Cu-Ni电沉积涂层基础制备工艺。在五水硫酸铜溶液中添加六水合硫酸镍和碳纳米管(CNT),采用普通槽镀电沉积方法制备了纯Ni、Cu-Ni、Cu-Ni/CNTs复合涂层。利用显微硬度测试仪、摩擦磨损试验机测试CNT增强复合涂层(Cu-Ni/CNTs)的硬度和摩擦磨损性能。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征涂层的表面形貌、元素分布及磨斑表面特征。在模拟海水(3.5%Na Cl)溶液中测试并完成涂层的电化学阻抗谱(Nyquist)和Tafel曲线。结果表明:采用普通槽镀电沉积时的工艺参数为:p H=4.2±0.1,温度(52±1)oC,时间45min。涂层性能:在考察范围内,Cu-Ni/CNTs涂层的显微硬度最高达到560.59HV;当Cu-Ni共沉积电镀液中加入0.08%(质量分数)CNT时,复合涂层中CNT的物理屏蔽使其具有较高的腐蚀电位(-436.08 m V)、较低的自腐蚀速率与较好的抗腐蚀性能,其涂层电阻(Rc)为1573Ω·cm~2;相比于纯Ni涂层,腐蚀抑制效率为95.86%;涂层平均摩擦系数最低,为0.52,耐磨性最佳。3、优化了磁场射流电沉积Cu-Ni/CNTs复合涂层电镀液配方与制备工艺参数。本文以磁场添加方式、电流密度、CNT浓度(质量百分比)为三个主要因素,设计了L~9(3~3)正交实验,对Cu-Ni/CNTs涂层电镀液配方与制备工艺进行了优选。涂层显微硬度、摩擦系数、电化学涂层电阻作为评价指标,确定了CNT纳米增强复合Cu-Ni/CNTs涂层的制备工艺参数。优选的制备工艺为:径向(垂直)磁场添加,电流密度40A/dm~2,CNT质量分数0.12%。优选工艺下制备的Cu-Ni/CNTs涂层显微硬度高达593.45HV,摩擦系数较低,为0.35,涂层电化学腐蚀电阻最高为1537.8(Ω·cm~2),表明其具有较好的腐蚀性,除此之外,Cu-Ni/CNTs涂层的表面也最为平整。其机理在于:垂直磁场、电场、流场之间的交互作用对电镀液进行扰动同时冲刷阴极基体,使阴极基体上生长尖锐的晶粒被不断打碎、整平、成核位点增加。晶粒成核速度大于生长速度,晶粒得到细化,从而制备的涂层整体质量得以提升。