[发明专利]Fe-Al-Nb合金涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种Fe-Al-Nb合金涂层，其特征在于：Fe-Al-Nb合金涂层分为基体层、沉积层和扩散层三部分；

所述基体层为普通碳钢材料；

所述沉积层由Nb99.5wt％，其余由AlNb₂、Fe₇Nb₆、Fe₂Al₅和Fe₃Al组成；

所述扩散层由Al25wt％～34wt％、Fe65wt％～73wt％和Nb1.0wt％～2.0wt％组成。

2.根据权利要求1所述的Fe-Al-Nb合金涂层，其特征在于：所述Fe-Al-Nb合金涂层的厚度为150～200μm。

3.根据权利要求1所述的Fe-Al-Nb合金涂层，其特征在于：所述普通碳钢材料为45钢或Q235。

4.根据权利要求1所述的Fe-Al-Nb合金涂层，其特征在于：所述扩散层内，Al的重量百分比由表及里逐渐降低。

5.制备权利要求1-4任一项所述的Fe-Al-Nb合金涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)清洗：准备普通碳钢材料，并对其进行除油、除锈和超声清洗处理；

(2)助镀：将普通碳钢材料置于温度为70～80℃的助镀剂中，10～15min后取出试样并迅速将试样表面吹干；

(3)熔铝：将工业纯铝锭加入石墨坩埚中加热至750～800℃呈液体，然后除去覆盖在铝液表面上的氧化物后将覆盖剂均匀撒在铝液表面；

(4)热浸镀铝：将普通碳钢材料快速浸没在熔融铝液中，浸镀时间为130s～150s后，缓慢勾速取出试样，空冷；

(5)真空扩散退火：将热浸镀后的材料放入真空气氛炉中进行真空扩散退火处理，退火温度为850～900℃，退火时间为5～6h，之后随炉冷却；

(6)双辉改性预处理：将制备好的Fe-Al涂层材料在砂纸上进行研磨，并在该过程中使用金相显微镜进行实时观察，直至除去材料外表面分布有密集的孔洞，之后进行抛光并在蒸馏水中超声清洗；

(7)预热、活化处理：将靶材和普通碳钢材料置于炉膛内，调整靶材与普通碳钢材料之间的距离为15mm～20mm，炉膛内抽真空至气压为0～2Pa，通入氩气至气压为30～40Pa，将普通碳钢材料的电压缓慢升至100V～150V，靶材的电压缓慢升至150V～200V，处理时间为15～20min，对靶材和普通碳钢材料进行清洗、活化；

(8)双辉渗Nb改性：将炉膛内的气压调节为35Pa～45Pa，靶材的电压调整至800V～900V，普通碳钢材料的电压调整至350V～450V，普通碳钢材料的温度升至900℃～1000℃，保温时间为3～5h，制备出Fe-Al-Nb合金涂层。

6.根据权利要求5所述的Fe-Al-Nb合金涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，所述砂纸为不小于1000目。

7.根据权利要求5所述的Fe-Al-Nb合金涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述助镀剂由KBF₄2.25wt％～2.75wt％、AlF₃2.25wt％～2.75wt％、ReCl₃0.05wt％～0.1wt％、其余为H₂O组成。

8.根据权利要求5所述的Fe-Al-Nb合金涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述覆盖剂由KCl45wt％～50wt％、NaF12.5wt％～15.5wt％、CeCl0.1wt％～0.2wt％、其余为NaCl组成。

9.根据权利要求6-8任一项所述的Fe-Al-Nb合金涂层的制备方法，其特征在于：在步骤(7)中，所述靶材为Nb，所述Nb的纯度为不小于99.99％。