纳米复合镀层因其优异的耐磨性、高硬度、抗高温氧化性及耐蚀性而受到越来越多的关注。目前,纳米复合镀层的制备方法主要有复合电沉积法、复合化学沉积法等。由于复合电沉积法具有操作简单、制备简便、镀层性能优异以及成本低等特点,该方法被广泛应用于化工、石油、航空、航天等领域。磁场-喷射电沉积技术是一种基于复合电沉积法在金属基体沉积镀层的新型技术,该技术将磁场与喷射电沉积相结合,不仅可以提高沉积过程中液相传质能力、改变镀层晶体组织取向,还可以促进镀液中纳米粒子的分散,从而提高复合电沉积效率,改善纳米复合镀层质量。SiC纳米粒子具有高硬度,粒径小,活性高和高比表面积等特点,使其非常适合作为增强相粒子来提高金属基纳米复合镀层的综合性能。目前在磁场-喷射电沉积工艺的研究中,大多数学者主要采用正交试验的方法来研究某一个或几个因素对沉积过程的影响,少有研究磁场-喷射电沉积相关因素的交互作用对实验结果的影响,以及利用响应曲面法对磁场-喷射电沉积工艺参数进行优化。因此,本文以Ni-W-SiC纳米复合镀层为研究对象,采用理论分析、数值模拟、多响应曲面法与实验验证相结合的方法,对磁场-喷射电沉积Ni-W-SiC纳米复合镀层工艺参数和主要性能进行研究。首先,通过对磁场-喷射电沉积的基本理论分析,揭示了磁场-喷射电沉积不同于传统复合电沉积的主要机理是液相传质方式由扩散变为强制对流。镀液的高速流动有效降低了扩散层厚度,提高了阴极极限电流密度,从而提高了纳米粒子与金属离子在阴极表面的沉积速率。通过对磁场-喷射电沉积流场、电场的结构和特性研究分析,发现电场作用区域受射流场分布限制,且电场仅存在于镀液的射流区域内,使得磁场-喷射电沉积具有独特的区域选择性。其次,利用COMSOL软件对不同喷射参数下磁场-喷射电沉积Ni-W-SiC纳米复合镀层的加工区域进行数值模拟。分析流场和电场分布对实际加工的影响,并将数值模拟结果与实验结果进行对比。然后,利用JMP软件对磁场-喷射电沉积Ni-W-SiC纳米复合镀层的显微硬度、表面粗糙度和沉积速率进行建模预测,并探讨工艺参数对Ni-W-SiC纳米复合镀层显微硬度、表面粗糙度和沉积速率的影响。采用JMP软件建立的多元响应预测模型优化出磁场-喷射电沉积Ni-W-SiC纳米复合镀层的最佳工艺参数组合方案为:电流密度为68.91 A/dm~2,SiC纳米粒子浓度为8.27 g/L,磁场强度为0.22 T,喷射流量为200.2 L/h。最后,采用磁场-喷射电沉积工艺和喷射电沉积工艺制备MJED镀层、JED镀层和Ni-W镀层,并对三种镀层的表面形貌、组织结构、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能进行测试。采用喷射电沉积工艺制备的Ni-W镀层晶粒更为粗大,镀层的显微硬度较低,其表面微凸体受力后发生较大塑性变形,并迅速断裂和剥落。采用喷射电沉积制备的JED镀层中,由于SiC纳米粒子嵌入到纳米复合镀层中,抑制了晶粒的持续生长,使镀层表面较平整,降低了JED镀层的表面粗糙度,提高了镀层的显微硬度。但该镀层中SiC纳米粒子的团聚现象严重,形成较大的基团,导致JED镀层出现微裂纹和凹坑。然而,采用磁场-喷射电沉积制备的MJED镀层表面更加平整、组织结构细小、致密,具有较高的显微硬度。此外,MJED镀层中SiC纳米粒子复合量较大,且晶粒尺寸较小。在磁场-喷射电沉积MJED镀层中,Ni-W固溶体和SiC的平均粒径分别为43.3 nm和37.7nm。另外,磁场-喷射电沉积MJED镀层具有优异的耐磨性能和耐腐蚀性能。