本文以Cu、FeCr、NiAl、FeSi四种纳米粉体为原料,制备Cu、FeCr、NiAl、FeSi四种纳米等离子涂层,并对四种纳米等离子涂层进行重熔处理。本文主要开展的工作如下:本文首先通过喷雾造粒法及等离子喷涂技术,制备出Cu、FeCr、NiAl、FeSi四种纳米等离子涂层,并对其内部结构及相关性能进行初步测试分析;为了进一步优化四种纳米等离子涂层内部结构、耐腐蚀性能及机械性能,将Cu、FeCr、NiAl、FeSi四种纳米等离子涂层分别在850℃、900℃、950℃、1000℃,1050℃、1100℃、1150℃、1200℃,650℃、700℃、750℃、800℃,1100℃、1150℃、1200℃、1250℃温度进行氢气气氛下整体加热重熔处理,并分别对四种纳米等离子涂层在内部微观形貌及结构、耐腐蚀性能及机械性能方面进行测试分析,以期得到具有更好内部结构及性能的等离子涂层;此外,为了进一步研究纳米等离子涂层在3.5%(wt.)NaCl溶液中的腐蚀机理,通过扫描电化学显微镜(SECM)对四种涂层微观点蚀性能进行测试分析,从而揭示纳米等离子涂层在腐蚀溶液中的点蚀过程及机理;另外,对四种纳米等离子涂层在硼酸缓冲液中的钝化现象及钝化膜性能进行了研究;最后,通过materials studio软件对四种纳米等离子涂层热处理工艺进行了模拟,从而在分子动力学及表面能的层面对纳米等离子涂层在热处理过程中的结构及性能的变化,以及对涂层内部结构对涂层晶粒弛豫现象的影响进行理论研究,通过以上几个方面的研究,主要得到的结论如下:通过喷雾造粒法对四种纳米粉体进行了团聚处理,团聚体具有良好的质量及流动性,适宜直接作为等离子喷涂的喷涂材料;通过等离子技术直接将团聚体作为喷涂材料喷涂至Q235低碳钢表面,制备出四种纳米等离子涂层,通过对涂层微观形貌及性能的研究发现,纳米等离子涂层内部结构表现出明显的双重特性,即纳米等离子涂层由未熔化的纳米级颗粒及熔化部分构成,未熔化的纳米级颗粒之间及纳米级颗粒与熔化部分界面处存在细小缝隙,这些细小缝隙在纳米等离子涂层中形成孔隙及裂纹,所以,纳米等离子涂层中存在孔隙及裂纹的原因是由于涂层中未熔化纳米级颗粒的存在。将Cu、FeCr、NiAl、FeSi四种纳米等离子涂层分别在850℃、900℃、950℃、1000℃,1050℃、1100℃、1150℃、1200℃,650℃、700℃、750℃、800℃,1100℃、1150℃、1200℃、1250℃温度进行氢气气氛下重熔处理发现,Cu、FeCr、NiAl、fesi四种纳米等离子涂层分别在950℃、1150℃、700℃、1200℃下进行重熔处理后,涂层内部纳米级颗粒被消除,涂层内部形成单一致密的结构,从而使涂层中的孔隙及裂纹明显减少甚至消除,涂层的耐腐蚀性能及机械性能显著提高。四种纳米等离子涂层在3.5%(wt.)nacl溶液中发生点蚀现象的主要原因是由于涂层中存在孔隙及裂纹,涂层结构不致密所致,溶液通过纳米等离子涂层中的孔隙及裂纹进入涂层内部并对低碳钢基体进行腐蚀,从而在样品表面形成点蚀;纳米等离子涂层在3.5%(wt.)nacl溶液中的腐蚀包括两种腐蚀行为,即点蚀及均匀腐蚀,均匀腐蚀是由于涂层本身被腐蚀产生的,而这种腐蚀产生的电流远小于点蚀所产生的电流,且均匀腐蚀产生的电流并不随着重熔温度的不同及浸泡时间的不同而发生明显的变化,说明纳米等离子涂层在不同温度重熔处理后及在溶液中不同浸泡时间所表现的耐腐蚀性能的强弱主要是由于点蚀行为的不同;纳米等离子涂层在3.5%(wt.)nacl溶液浸泡过程中,涂层中孔隙及裂纹较大的地方点蚀程度容易随着浸泡时间的延长逐渐增强,而一些孔隙及裂纹较小的地方,点蚀现象容易随着浸泡时间的延长减弱甚至消失,这主要是点蚀产生的不溶性生成物会将孔隙及裂纹堵塞所致;cu、fecr、nial、fesi四种纳米等离子喷涂样品分别在950℃、1150℃、700℃、1200℃温度下重熔处理后具有最好的耐点蚀性能,这主要是由于在这些温度下重熔处理后涂层孔隙及裂纹较少,涂层致密性及均匀性较好。对低碳钢基体及分别在950℃、1150℃、700℃、1200℃温度下重熔处理后的cu、fecr、nial、fesi纳米等离子涂层在硼酸缓冲液中进行动电位极化曲线、恒电位阳极钝化及mott-schottky进行研究可知,四种纳米等离子涂层在硼酸缓冲液中均出现钝化现象,且四种经过以上温度重熔处理后的涂层维钝电流均较低碳钢偏小;四种纳米等离子涂层在硼酸缓冲溶液中恒电位阳极钝化过程中产生较为致密的钝化膜,这种钝化膜可以有效屏蔽电荷的通过,而低碳钢则形成较为疏松多孔的钝化膜,这种钝化膜不能有效的对电荷产生屏蔽作用,四种纳米等离子涂层在硼酸缓冲溶液中形成p型半导体,而低碳钢则形成n型半导体,且四种纳米等离子涂层钝化膜载流子密度均较低碳钢明显偏小。对cu、fecr、nial、fesi四种纳米等离子涂层分别在850℃、900℃、950℃、1000℃,1050℃、1100℃、1150℃、1200℃,650℃、700℃、750℃、800℃,1100℃、1150℃、1200℃、1250℃温度下重熔进行materials studio模拟发现,Cu、FeCr、NiAl、FeSi四种纳米等离子涂层分别在950℃、1150℃、700℃、1200℃温度下重熔处理后其表面能最小。说明四种纳米等离子涂层分别在950℃、1150℃、700℃、1200℃温度下重熔处理后涂层最稳定,涂层内部缺陷最少;将模拟实验与重熔实验进行对比分析可以看出,模拟状态下的四种最佳热处理温度与重熔实验中最佳重熔温度吻合,这说明经过最佳重熔处理后,纳米等离子涂层内部未熔化纳米级颗粒被消除,涂层致密度增强,从而有效降低了涂层内部晶粒的弛豫现象。