海洋蕴含丰富的自然资源,近年来国家大幅提高对海洋的开发投入。作为重要的海洋工程装备材料,黄铜广泛应用于阀门、水管、船用热交换器等。在复杂的海洋环境中,腐蚀是金属失效最为重要的一环。尽管已研制出基于元素添加形成的复杂黄铜,但容易出现熔铸缺陷,且不能完全避免脱锌腐蚀。因此,开展针对黄铜表面耐蚀性能设计及相关腐蚀机理研究有其实际意义。本文以元素扩散为出发点,在黄铜表面通过化学镀引入Ni-P合金,热处理下使Ni、P、Cu、Zn四元素互扩散,形成复合扩散层结构。探索时间、温度、源层厚度三工艺参数对复合扩散层构建的影响。着重研究对比各扩散层之间耐蚀性及对基体的腐蚀防护作用。主要研究内容如下:1.热扩散下,在黄铜表面构建出含有Ni-P层、Ni-P-Zn层、四元层、Ni-Cu-Zn层在内的复合扩散层结构。构建速度随时间的延长、温度的提高、源层厚度的减小而加快。本文工艺制备的扩散源层为非晶结构,热扩散的同时Ni-P镀层晶化,主要形成Ni₃P相;Ni-P-Zn层组成相呈弥散分布;Ni-Cu-Zn层是上坡扩散形成的富锌层。2.微区电化学表明扩散层整体腐蚀电流密度低于基体;复合扩散层结构呈现出具有优势的Volta电压分布。Ni-P和Ni-P-Zn两个外层电性稳定,不易失电子而成游离离子。Ni-Cu-Zn层因Zn的富集电位比黄铜低,可提供牺牲阳极保护;阻抗谱显示扩散层耐蚀性都优于基体,两外层电荷转移阻力最大,腐蚀膜电阻高,耐蚀性最好,其次为Ni-Cu-Zn层;盐雾试验中Ni-P-Zn层和Ni-P层表面能形成致密腐蚀膜,其中Ni-P-Zn层腐蚀膜防护性更有效。Ni-Cu-Zn层盐雾下存在点蚀。黄铜短时间即可发现大量产物;长期浸泡试验下,Ni-P层腐蚀膜破坏而连通,Ni-P-Zn层腐蚀膜也破碎,呈片状分散在表面。黄铜在浸泡下出现大量团簇腐蚀产物。Ni-Cu-Zn层腐蚀产物较黄铜少很多,但存在晶界腐蚀开裂现象。3.Ni-P-Zn层和Ni-P晶化层空蚀表现优异,前期只出现局部破坏坑形貌。Ni-P-Zn层局部破坏特征能维持更久,且失重量略低于Ni-P晶化层;黄铜整个表面短时间内即被破坏,孔隙率较高,失重量远高于其余样品;非晶层破坏程度较黄铜小,随着空蚀时间延长,表面粗糙度增加;Ni-Cu-Zn层前期出现选相腐蚀导致的“网状棱”空蚀形貌,失重接近于非晶层,后期局部被穿透裸露基体,失重量急剧上升。