钛及钛合金具有良好的综合机械性能以及在各种介质中优异的耐腐蚀性能,广泛应用于油井管、航空航天、生物医学和石油化工等行业。但是,钛合金存在导热性能和耐磨性能差等问题。为解决这一问题,本文利用电镀铜方法对TC4钛合金进行表面改性处理,由于电镀处理过程中,镀层存在的内应力可能会引起基体变形或产生裂纹。扩散热处理会使镀层与基体之间形成新相,从而产生冶金结合增加镀层与基体之间的结合力。鉴于以上原因,本文主要研究电镀铜后的热处理温度及时间对镀层结构的影响。采用金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析仪和X射线衍射等分析方法,分析不同热处理温度及时间对铜镀层的相组成、金相组织、微观形貌、Cu/Ni、Ni/Ti和Cu/Ni/Ti界面原子的扩散行为等镀层结构的影响规律。结果表明:不同温度热处理后,界面出现较明显的扩散溶解区域,说明界面原子发生了互扩散现象;随着温度的升高扩散层增厚,并且热处理温度是影响原子扩散系数的主要因素;界面原子发生扩散时主要是Cu原子通过Cu/Ni界面向Ni镀层和Ti基体的扩散;不同温度热处理后镀层与基体之间主要形成了Cu4Ni、NiCu和NiTi相,其次形成了Ti2Ni、CuTi和Cu2Ti等相;这些新相均有利于使铜镀层与基体之间由原来的机械结合转化为以金属键的形式结合,一旦金属键形成,就会提高镀层与基体间的结合力;对不同温度热处理后的TC4钛合金铜镀层进行显微硬度和划痕实验检测铜镀层的结合强度,结果表明铜镀层的显微硬度随热处理温度的升高而增大;铜镀层的结合强度较未热处理得到了显著的提高。等温热处理时,随着保温时间的延长,扩散层厚度、原子扩散速度、铜镀层显微硬度也增大,但其增加趋势没有温度显著;不同保温时间处理后铜镀层的结合强度也得到了提高,但形成的扩散层厚度并不是铜镀层结合力的提高主要影响因素。