普通碳钢(A3)是应用最为广泛的结构材料之一,但因为其耐蚀性尤其是高温耐蚀性差,所以在一些苛刻的环境中不能使用。如果使普通碳钢常温下提高了耐腐蚀性及高温氧化腐蚀,那就具有了重要的现实意义。当前广泛使用的一种高温防护涂层是氧化铝涂层,其具有优异的高温防腐性能,并且还具有很好的耐磨性和耐冲击性以及酸碱腐蚀性。本课题采用一种方法——电镀法,以普通碳钢A3为基体,将复合电镀方法与热反应扩散渗透技术相结合,制备出镍铝高温防护涂层。此课题在学术上的创新之处在于将复合电镀技术应用于高温防护涂层的制备。为了最终在普通碳钢表面生成氧化铝涂层,钢表面需要预先镀铝,由于活泼性的差异较大,直接镀铝不能在水溶液体系中进行。因此我们创新性地设计了两步法的实验方案,首先利用化学镀法在微米级粒径铝粉表面镀镍,然后在水溶液体系中将钢表面电镀镍包铝粉。采用化学镀法在硫酸镍体系里在粒径微米级铝粉表面镀镍,这样形成的镍包铝粉可以做下一步复合镀的分散剂。化学镀结果表明：在硫酸镍体系里,镀液的pH值为11.0；镀液水浴温度为88℃时,镀得的镍包铝粉镍含量大约55%质量分数,磷含量几乎为零,化学镀镍可以通过控制镀液酸度来控制镀层中杂质磷含量,碱性越高,磷含量越低,当镀液pH值大于11时,镀层中磷含量几乎为零；通过扫描电镜、X-射线衍射、光学显微镜分析观察,镀得的镍包铝粉外观规则,镀层均匀致密,厚薄适中,镍铝比例符合下阶段脉冲复合镀要求。利用脉冲复合镀法把上一步化学镀好的镍包铝粉电镀到普通碳钢基体表面,确定了镀液配方及电镀工艺,在脉冲电流的作用下,使镀液里的分散剂镍包铝粉利用物理吸附和化学吸附等方式均匀致密地附着在机体表面,通过扫描电镜观察镀层表面和断面形貌,通过X射线衍射对镀层进行了成分分析,同时在相同条件下与直流电镀作了比较,结果表明：在主盐为硫酸镍体系里,镍包铝粉：25～40g/L;pH值：4.7～5.7；温度：45℃；频率：800Hz；占空比：2：1；平均电流密度：3A/dm2；搅拌速度：300-500r/min状况下,脉冲电镀条件下获得的镀层均匀细致,厚度适中、SEM图清晰可见镍包铝粉与基体之间结合紧密；而直流电镀条件下得到的镍包铝粉镀层薄厚不均,粗糙。采用XRF以及SQX得出了镀层成分及不同成分含量,符合实验要求。应用热处理扩散技术使普通碳钢上的结合不牢固的镀层物质和基体相互扩散渗透,形成耐蚀性、耐磨性、耐高温氧化性良好的金属间化合物梯度涂层组织,并在表面形成耐高温腐蚀的氧化铝涂层。结果表明：镀件在900℃——室温间进行热循环试验,经10次循环仍结合牢固,未发生涂层与基体的分离现象,证明热处理后涂层与基体结合良好；通过贴滤纸法实验测定了涂层孔隙率为0.025,符合国家标准；利用点扫描测试涂层内各个代表点的组织结构和组成成分,确定层内生成了腐蚀性良好的Ni-Al金属间化合物；对试样进行了800℃、900℃、1000℃高温氧化增重实验,并与没有涂层的基体在600℃氧化增重实验做了对比,带涂层的基体在以上的三个高温段氧化增重较小且平缓,显示了良好的高温腐蚀性能,而不带涂层的普通碳钢在600℃时的氧化增重很快,说明金属表面氧化严重,显示基体金属耐高温腐蚀性较差。通过电化学实验测试有防护涂层的基体在模拟酸雨和海洋大气环境下的腐蚀特性,并与不带涂层的基体腐蚀性进行比较,结果表明：在用硫酸配置的pH=5.0的模拟酸雨的环境中,带有防护涂层的普通碳钢A3比不带涂层的A3的防腐蚀性明显提高,自腐蚀电位由-0.672V提高到了-0.660V,而自腐蚀电流密度由10-6.670降低到10-9.186,减小了近2.5个数量级,表明带有涂层后A3钢的防腐蚀性能增加显著。而从交流阻抗实验中可知,普通碳钢A3阻抗值是5948欧姆,镀层后的碳钢的阻抗值是70790欧姆,增加了近12倍,有涂层的A3碳钢的反应电阻明显大于没有防护层的基体,所以带有涂层基体防腐蚀性显著增加。在用氯化钠配制的模拟海洋大气环境中,带有防护涂层基体比不带涂层的基体的防腐蚀性明显提高。自腐蚀电位由-0.807V正移到-0.798V,而自腐蚀电流密度由10-6.792减小到10-8.805,减少了两个数量级,显示出带有防护涂层基体的防腐蚀性能比没有防护涂层的基体腐蚀性显著提高。从交流阻抗实验中可知,不带涂层的A3钢阻抗为81.83,而A3钢带有涂层后其阻抗值增加到了64590,比以前的阻抗足足大了七百多倍,显示出有防护层后的基体在氯化钠溶液中的防腐蚀性更好。