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钛合金TC4具有密度低、耐腐蚀性、热稳定性和高的比强度等优良特性，使其在航天、航海等领域得到广泛的应用。但它在特殊服役条件下的硬度较低、耐磨损性能差，且表面容易被氧化，限制了其进一步应用，因此需用适当的表面处理方法来克服这些弱点。本文通过对TC4表面化学镀Ni-P合金厚镀层工艺的研究，制备了厚度为130μm以上的低磷Ni-P合金厚化学镀层。从而提高钛合金的耐磨性和耐蚀性，延长其服役周期。在化学镀Ni-P合金厚镀层工艺中，钛合金的前处理和镀液的补加或更新工艺是厚化学镀层能否实现的关键，也是研究的难点。通过对钛合金TC4前处理工艺的研究，拟定三组前处理工艺，经对比试验后选定一组最佳方案并对其进行优化，得到了最佳前处理工艺；为了保持制备厚镀层镀液的长效性，本文还针对镀液的更新方式进行了研究，利用紫外可见光分光光度计对镀液中NiSO4·6H2O浓度进行测量，并依据其变化趋势确定了更换镀液的最佳周期为60min。本文得到的最佳前处理配方为：重铬酸钠110g/L，硫酸锌8g/L，氢氟酸80ml/L，温度88±2℃。且经过对比实验，优化出钛合金TC4表面二次浸锌最优时间为10min。依据现有的低磷化学镀Ni-P合金配方制备低磷镀层，配方为：硫酸镍18~28g/L、次亚磷酸钠20~30g/L、乙酸20~30g/L、乳酸18~24g/L、氟硼酸钠1~4g/L、醋酸铅2~4mg/L、pH7.4±0.2、温度85±2℃、装载比为0.8~1.2(dm)2/L。通过更换镀液的方法，在钛合金表面进行5个周期的化学镀实验，制备的Ni-P合金镀层平均厚度约为135μm，晶粒平均粒径大约在30μm左右。P元素含量为3.88%，属于低磷镀层。镀态镀层的维氏硬度为650HV。采用扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机等设备对经过不同温度热处理的厚镀层的表面形貌及化学成分、物相、硬度、耐蚀性及耐磨性进行表征。检测结果表明：经过400℃热处理后，由于厚镀层中Ni单质相与Ni3P相以共格形式充分析出，镀层硬度达到最高值为1126.3HV，且在Ni-P合金厚镀层内部产生了弥散强化作用，使镀层的耐蚀性和耐磨性能到达最佳状态。