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本文采用镀镍-料浆包渗技术对纯铜进行了表面改性处理。首先在纯铜表面预镀镍层，再以Al、SiO2、TiO2和Cr2O3粉末作为渗源，在镍镀层表面进行料浆包渗处理，制备了Ni-Al（Si，Cr，Ti）渗层。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）等手段对渗层的表面形貌、相结构、截面元素分布进行了分析，并从热力学和动力学上分析了渗层形成机理；同时对各种渗层的高温氧化性能、耐磨性能和导电性能进行了研究。
通过研究包渗温度、时间、渗剂中活化剂NH4Cl和Al2O3含量对渗Al层组织结构的影响发现：渗铝层的组织都为Ni2Al3相金属间化合物，但化合物中铝原子含量随包渗温度升高、时间延长和Al2O3含量增加而降低，而随NH4Cl含量增加而增加。活性Al原子的运输主要依靠低价氯化物AlCl和AlCl2完成，并通过自身的歧化反应实现沉积。
研究了活化剂种类（NH4Cl、NaF和Na3AlF6）、铝粉含量、包渗温度、时间和稀土含量对Si-Al二元渗层组织结构的影响。结果表明：由10％NaF+10％ NH4Cl组成的复合活化剂所制备的渗层具有较高的硅含量和较致密的结构。当铝粉含量在10～45％范围内，渗层组织出现以下转变：Ni3Si→Ni3Si+Ni31Si12→Ni31Si12+Ni2Si→Ni3Si+NiAl，包渗过程由渗硅为主的Si-Al二元共渗转变为渗铝为主Al-Si二元共渗：当包渗温度在750～950℃内，渗层组织相应变化过程为：Ni31Si12→Ni31Si12+Ni2Si→Ni31Si12+Ni2Si+NiAl；包渗时间在6～48h内，组织变由Ni31Si12为主相转变为Ni2Si为主相。渗剂中铝粉含量为20wt.％时，稀土改性渗层表面晶粒细化、致密，组织由Ni2Si为主相和Ni31Si12相组成。稀土含量为6％时，铝粉含量增加导致渗层组织变化为：Ni2Si+NiSi→NiAl→Ni2Al3，包渗过程由渗硅向渗铝转变。活性Si原子的运输和沉积主要是依靠气态卤化物SiCl2、SiCl3、SiF2和自身的歧化反应来完成。
研究了铝粉含量、包渗温度和稀土对Ti-Al二元渗层组织结构的影响。结果表明：当铝粉含量在15～45％时，渗层组织变化为：Ni4Ti3+Ni2Ti+Ni3Ti→Ni4Ti3+Ni2Ti+NiAl→Ni4Ti3+NiAl→Ni4Ti3+NiAl+Ni2Al3，包渗过程由渗钛为主的Ti-Al二元共渗转变为渗铝为主Al-Ti二元共渗；当温度在800～950℃范围内，渗层组织变化过程为：NiAl主相+Ni3（Ti，Al）→NiAl主相+Ni3（Ti，Al）+Ni4Ti3→Ni4Ti3+NiAl→NiAl主相+Ni3（Ti，Al）+NiTi。铝粉含量35％，添加6％稀土时，渗层的组织为单相NiAl金属间化合物。活性Ti原子的运输主要依靠低价气态的TiCl2和其自身的歧化反应进行沉积。
研究了铝粉含量、包渗温度和稀土含量对Cr-Al二元渗层组织结构的影响。结果表明：当铝粉含量在5～20％范围，渗层组织为Ni（Cr，Al）固溶体，铬的固溶度由1.21％增加到3.65％，晶面（200）出现明显的择优生长，而铝的固溶度变化不大（1.0％左右）；当铝粉含量为25％，渗层组织由NiAl主相和少量Ni2Al3相混合组成，包渗过程由低铝粉含量时渗Cr为主的二元渗转变为渗Al为主的Al-Cr二元渗。当温度在800～950℃内，铬的固溶度由12.37％下降为2.07％，渗层组织仍为固溶体结构，晶面（200）仍有择优生长现象。渗剂中铝粉含量为15％时，添加3～10％稀土，改性渗层的表面呈结晶态形貌，组织由Ni（Cr）固溶体和Ni3Al相组成。活性Cr原子的运输主要靠气态的CrCl2，并与镍发生置换反应进行沉积。
在900℃、25～250h氧化后，渗层与纯铜的氧化结果比较表明：（a）渗铝层氧化增重为纯铜的1/24，氧化产物为单一的Al2O3，氧化层致密，氧化后的渗层组织为富铝的NiAl金属间化合物；（b）Si-Al渗层氧化增重为纯铜的1/4，氧化物为SiO2、NiO和Al2O3混合组成。氧化层表面结构疏松，有氧化物脱落；稀土改性Si-Al渗层的氧化增重为纯铜的1/14，氧化产物为SiO2、NiO和Al2O3，表面氧化层致密，氧化物颗粒细小；（c）Ti-Al渗层氧化增重为纯铜的1/10，氧化产物为TiO2、Al2O3和NiO混合物，还出现少量的NiAl2O4相，氧化层表面出现较大的裂纹，稀土改性Ti-Al渗层氧化增重为纯铜的1/28，氧化产物为TiO2、Al2O3和少量的NiO，氧化层致密，没有明显的裂纹和空洞出现，在氧化150h前，氧化产物为TiO2和Al2O3混合物。稀土改性Ti-Al渗层的抗氧化性最好；（d）Cr-Al渗层的氧化增重为纯铜的1/6。氧化前150h，氧化产物为NiO和Cr2O3两相混合的氧化产物，氧化层表面疏松。稀土改性Cr-Al渗层氧化增重为纯铜的1/10，在氧化150h前，氧化产物为Cr2O3、Al2O3和NiO混合物。
渗层的显微硬度与磨损实验结果表明：（1）渗Al层的最低硬度为纯铜的13倍多，而摩擦系数和磨损率分别为其1/3和1/49；（2）Si-Al渗层的硬度为纯铜的11倍多，磨损率为其1/3。Si-Al渗层和稀土改性渗层的最低摩擦系数均为纯铜的1/5；（3）Ti-Al渗层的最低硬度为纯铜的5倍多，磨损率为纯铜的1/11。Ti-Al渗层和稀土改性渗层的最低摩擦系数分别为纯铜的1/6和1/3；（4）Cr-Al渗层的最低硬度为纯铜的2倍多，磨损率为纯铜的1/2。Cr-Al渗层和稀土改性渗层的最低摩擦系数均为纯铜的1/3。
导电性能的研究表明铜表面镀镍料浆包渗Ni-Al（Si，Ti，Cr）渗层后，降低了电导率。渗层性能研究结果表明，采用镀镍-料浆包渗的方法为纯铜表面强化提供了一条新的简便途径。