CN106995910B - 一种覆有碳化物涂层的金属基材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种覆有碳化物涂层的金属基材料及制备方法。其包括如下步骤：在惰性气氛或真空气氛下，将金属基材料加入至熔融状态的含有供渗剂的氟化物熔盐，保温反应即可；供渗剂为铬、钒、铌、钛、硅和锆中的一种或多种的单质或其氧化物。本发明的制备方法工艺简单，对混料顺序等工艺无严格限定，适用性广泛；本发明在金属基材料表面制得的碳化物涂层致密均匀、厚度可控，与基体之间形成牢固的冶金结合，结合力强，改善了基体材料的表面性能，具有高硬度、高耐磨性、抗咬合力、耐高温氧化和环境腐蚀等优异性能；显著改善了材料表面性能，延长了金属构件的使用寿命，拓宽了金属材料的工业应用范围。

Description

一种覆有碳化物涂层的金属基材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种覆有碳化物涂层的金属基材料及制备方法。

背景技术

金属作为重要的结构材料，在工业应用中发挥着重大的作用，尤其在大型的决定国民经济发展的重要工业领域中被广泛使用，如汽车制造、航空制造、船舶与海洋工程等行业，以及在模具加工、锻造成型、精密器件等领域作为工具和模具材料。然而金属构件在服役过程中，普遍存在的磨损、塑性变形、划伤、咬合、环境介质作用下的腐蚀等失效现象，使得构件的寿命问题日益突出。20世纪60年代蓬勃发展起来的表面工程学，主要致力于通过物理、化学和其他手段改变材料表面状态，获得性能远优于基体的表面结构。该技术被迅速应用于金属材料表面改性领域，以强化材料表面，提高机械产品和金属构件的使用寿命。

在金属材料表面强化处理技术中，主要有高能束热源表面强化技术、气相沉积技术、热喷涂技术以及化学热处理等方法。每种强化技术都有其独特优势，但同样也存在着局限性。

高能束表面改性技术通过进行局部高能束照射使被处理表面产生高温，随后迅速冷却从而达到表面强化的目的。优点是能够获得优质的硬化层，能自冷，可实现表面薄层和局部淬火。但其缺点是价格昂贵，受高能束功率限制，只能取代部分热处理，并且对于异形件、内部表面处理等无法很好实施。

气相沉积技术包括化学气相沉积和物理气相沉积，利用气相之间的反应，在表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。这种技术的最大特点是能够获得高硬度、高熔点的覆膜，如TiC或TiN。但是气相沉积反应温度高，对设备要求高，导致镀膜成本高，排出物污染环境，并且对于形状不规则的和内部需要覆膜的工件，其涂覆效果差。

热喷涂技术是利用专门设备将某种固体材料加热融化或软化并加速，喷射到基体表面上，从而形成一种特制涂层。其主要缺点是涂层结合力较差，对于小尺寸工件喷涂效率低，涂层均匀性较差。

化学热处理是利用元素的扩散使渗层元素渗入金属表层的一种表面强化技术，包括渗碳、渗氮、渗硼、碳氮共渗以及TD处理(Toyota Diffusion Coating Process)等方法。其中TD处理是一项非常优异的表面改性技术，几乎兼顾所有其他表面处理技术的优势。TD处理技术最初是由日本丰田汽车中心研究所研发的一种表面改性技术(ToyotaDiffusion)，是熔盐浸镀法、电解法以及粉末法的总称，也常被称为渗金属处理。TD处理所得膜层具有优异的耐磨损性能和极高的硬度，覆层与基体之间形成冶金结合，具有其他方法不具备的结合力，大大延长了工件寿命。虽然TD处理技术具有上述优势，但是在工业应用中存在着制约其发展的重要因素：硼砂基盐在高温下分解，导致熔盐成分变化，分解产物具有强腐蚀性，易腐蚀处理设备和夹具；硼砂基盐对供渗剂金属的溶解活性很低，无法直接溶解纯金属，只能通过还原金属氧化物获得纯金属元素，因此处理过程中需要添加还原剂和活化剂。盐浴的分解、还原剂和活化剂的不断消耗与添加，会导致盐浴组分的改变和盐浴老化现象。盐浴老化不仅会降低反应活性，发生镀不上或涂覆不均匀等现象，还会使熔盐流动性变差，粘附在工件表面，造成清洗困难的缺陷。在实际应用中，使用过几次的熔盐，由于严重老化必须更换新的熔盐，增加了TD处理的成本，为废盐处理和环境保护带来压力。

因此，有待开发一种熔盐组分稳定、腐蚀性可控、操作简易、避免老化的技术制备覆有均匀涂层、且涂层与基体为冶金结合的金属基材料。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于克服了现有的在金属基材料表面改性技术的设备成本高、工艺复杂、介质对设备腐蚀严重、镀膜结合力不强，而且对于非常规尺寸的试样无法获得均匀镀层、尤其是异形件和隐藏表面的覆膜无法实施的缺陷，提供了一种覆有碳化物涂层的金属基材料及制备方法。本发明的制备方法工艺流程简单，对混料顺序等工艺无严格限定；原料种类少，无需额外添加还原剂和活化剂等辅助剂，环境友好；盐浴组分稳定，无需频繁更换盐浴；适用性广泛，对试样形状和尺寸无特别要求，试样清洗容易，可对试样多次重复处理，仍能保证膜层厚度均匀，降低了生产成本，有利于工业化生产。本发明在金属基材料表面制得的碳化物涂层致密均匀、厚度可控，与基体之间形成牢固的冶金结合，结合力强，膜层种类多，可以满足不同使用需求，显著改善了基体材料的表面性能，具有高硬度、高耐磨性、抗咬合力、耐高温氧化和环境腐蚀等优异性能。碳化物涂层显著改善了材料表面性能，具有高硬度、高耐磨性、抗高温氧化和环境腐蚀等优异性能，大大延长了金属构件的使用寿命，拓宽了金属材料的工业应用范围。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种覆有碳化物涂层的金属基材料的制备方法，其包括如下步骤：在惰性气氛或真空气氛下，将金属基材料加入至熔融状态的含有供渗剂的氟化物熔盐，保温反应即得覆有碳化物涂层的金属基材料；其中，所述供渗剂为铬、钒、铌、钛、硅和锆中的一种或多种的单质或其氧化物。

本发明中，所述惰性气氛为本领域常规的惰性气氛，较佳地为氩气气氛和/或氮气气氛，更佳地为氩气气氛。

本发明中，所述金属基材料为工业领域中常规使用的金属基材料，较佳地为铁基材料，更佳地为含碳量0.014～6％的铁基材料，最佳地为含碳量3～6％的铁基材料，上述百分比均为质量百分比。所述铁基材料为本领域常规，例如碳钢、不锈钢或铸铁。

本发明中，所述的金属基材料的形态可为本领域常规使用的各种金属基材料形态，一般为板材、管材、条状、块状和/或粉末。

本发明中，所述金属基材料在加入前，较佳地先经过预处理工艺。所述预处理工艺可为本领域常规的预处理工艺，较佳地按下述操作进行：打磨、溶剂清洗和去除溶剂。

其中，所述打磨为本领域常规操作，较佳地为采用砂纸进行打磨。根据本领域常识，打磨后的表面以实际应用要求为标准，通常只需达到表面平整即可。

其中，所述溶剂为本领域常规清洗操作使用的溶剂，较佳地为无水乙醇。所述去除溶剂的方式为本领域常规，较佳地采用冷风吹干。

本发明中，所述供渗剂的形态可为本领域常规使用的各种形态，一般为块状或粉体。

本发明中，所述供渗剂较佳地为铬、钒、铌、钛、硅和锆中的一种或多种的单质，更佳地为单质铬和/或单质钒。

本发明中，所述供渗剂在使用前，较佳地经过预处理工艺。所述预处理工艺可为本领域常规的预处理工艺，较佳地为在烘箱中进行1～2小时的烘干处理。所述烘箱的温度较佳地为100℃以上，更佳地为120℃。所述烘箱一般为真空干燥箱。

本发明中，所述供渗剂与所述氟化物熔盐的质量比较佳地为5～20％，更佳地为7.5～15％。

本发明中，所述氟化物熔盐为化学领域常规的氟化物熔盐，较佳地为碱金属氟化物、碱土金属氟化物、氟化锆(ZrF₄)和氟硼酸钠(NaBF₄)中的一种或多种；更佳地为氟化锂-氟化钠(LiF-NaF)熔盐、氟化锂-氟化钾(LiF-KF)熔盐、氟化钾-氟化钠(KF-NaF)熔盐、氟化钾-氟化锆(KF-ZrF₄)熔盐、氟化锂-氟化钠-氟化钾(LiF-NaF-KF)熔盐；最佳地为氟化锂-氟化钠-氟化钾(LiF-NaF-KF)熔盐；极佳地为氟化锂、氟化钠和氟化钾以摩尔比为46.5：11.5：42混合而成的氟化锂-氟化钠-氟化钾(LiF-NaF-KF)共晶熔盐。本申请的发明人经研究发现，上述摩尔比组成的混合熔盐兼顾熔盐的低熔点、高沸点、低粘度等优异热物性能。

其中，所述的碱金属氟化物较佳地为氟化锂(LiF)、氟化钠(NaF)和氟化钾(KF)中的一种或多种。所述的碱土金属氟化物较佳地为氟化镁(MgF₂)和/或氟化钙(CaF₂)。

本发明中，所述氟化物熔盐的用量为本领域常规用量，一般为能够浸没所述金属基材料即可。

本发明中，所述氟化物熔盐较佳地为杂质含量小于500ppm的氟化物熔盐，更佳地为杂质含量小于200ppm的氟化物熔盐。根据本领域常识，所述杂质一般是指氟化物熔盐中的水、氧或金属离子杂质等。

本发明中，可按本领域常规方式将氟化物熔盐加热至熔融状态，充分混合均匀获得共晶盐，较佳地采用电炉将所述氟化物熔盐加热至熔融状态。

本发明中，较佳地将所述氟化物熔盐置于耐所述氟化物熔盐腐蚀的金属坩埚中进行使用。所述金属坩埚较佳地为不锈钢坩埚或镍坩埚。

本发明中，所述保温反应的温度较佳地为500～1000℃，更佳地为750～950℃。所述保温反应的时间较佳地为1～100小时，更佳地为5～20小时。

本发明还提供了一种由上述制备方法制得的覆有碳化物涂层的金属基材料。

根据本领域常识，本发明的覆有碳化物涂层的金属基材料中碳化物涂层的厚度可根据实际需要进行调整，其厚度可达3～20μm。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的制备方法工艺流程简单，对混料顺序等工艺无严格限定；原料种类少，无需额外添加还原剂和活化剂等辅助剂，环境友好；盐浴组分稳定，无需频繁更换盐浴；适用性广泛，对试样形状和尺寸无特别要求，试样清洗容易，可对试样多次重复处理，仍能保证膜层厚度均匀，降低了生产成本，有利于工业化生产。

本发明在金属基材料表面制得的碳化物涂层致密均匀、厚度可控，与基体之间形成牢固的冶金结合，结合力强，膜层种类多，可以满足不同使用需求，显著改善了基体材料的表面性能，具有高硬度、高耐磨性、抗咬合力、耐高温氧化和环境腐蚀等优异性能。碳化物涂层显著改善了材料表面性能，具有高硬度、高耐磨性、抗高温氧化和环境腐蚀等优异性能，大大延长了金属构件的使用寿命，拓宽了金属材料的工业应用范围。

附图说明

图1为本发明金属基材料表面原位制备碳化物涂层的实验装置示意图；其中，1为保温炉体，2为容器坩埚，3为熔盐，4为金属基材料，5为金属基材料固定夹具，6为惰性气氛或真空气氛，7为密封坩埚盖，8为密闭系统装置。

图2为实施例1覆有碳化钒涂层的灰铁试样扫描电子显微镜(SEM)形貌图；其中，图A为其表面SEM形貌图，1～4表示随机取样点，图B为在横截面的钒(V)元素分布图。

图3为实施例2覆有碳化铬涂层的灰铁试样分析图；其中，图A为其表面扫面电子显微镜SEM形貌图，1～4表示随机取样点，图B为横截面的扫描电子显微镜形貌图和截面中元素随距离表面深度的分布图。

图4为实施例3覆有碳化铬涂层的灰铁试样截面分析图；其中，图A为产品横截面扫面电子显微镜SEM形貌图，图B为横截面样品中元素随距离表面深度的分布图。

图5为实施例1碳化钒涂层的X射线衍射分析(XRD)图。

图6为实施例2碳化铬涂层的X射线衍射分析(XRD)图。

图7为实施例2覆有碳化铬涂层的灰铁材料和原始灰铁材料的纳米压痕硬度H与压入深度h之间的H²-1/h分布曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中，所用灰铁材料(属于铸铁范畴)为市售HT250牌号的金属(含碳量3.16～3.3％)，所用供渗剂纯钒粉和纯铬粉均为市售纯金属粉末，纯度大于99.9％。所用合金坩埚为316L不锈钢坩埚。其它辅助实验材料均市售可得。

实施例1

图1为本发明金属基材料表面原位制备碳化物涂层的实验装置示意图；其中，1为保温炉体；2为容器坩埚；3为熔盐；4为金属基材料；5为金属基材料固定夹具；6为惰性气氛或真空；7为密封坩埚盖；8为密闭系统装置。

覆有碳化钒涂层的灰铁的制备方法如下：

(1)灰铁材料用电火花线切割成合适尺寸样品，随后用金相砂纸对表面进行预磨和抛光，直至表面平整，近似成镜面；将预磨好的灰铁试样用无水乙醇清洗后冷风吹干；

(2)首先用自来水对316L不锈钢坩埚进行清洗，再用无水乙醇进行清洗，冷风吹干后，在120℃的真空干燥箱中脱水干燥2小时；

(3)将氟化物混合共晶熔盐LiF-NaF-KF(摩尔比为46.5：11.5：42)，破碎成尺寸合适的小颗粒，装入316L不锈钢坩埚中；其中，固体盐加入量以使固体盐熔融后熔盐液面完全浸没灰铁材料为基准；氟化物混合共晶熔盐的杂质含量小于500ppm；

(4)将金属钒粉末同时置于装有熔盐的316L不锈钢坩埚内，金属钒与氟化物混合熔盐的质量比为10％；

(5)将准备好的316L不锈钢坩埚置入密闭氩气气氛的高温电炉中，加热至氟化物混合熔盐完全熔融；

(6)将固定有灰铁试样的夹具放入熔融盐中，使灰铁试样完全浸没在熔融盐中，保温反应10小时，保温温度为850℃；

(7)反应完毕后，关闭电源，取出灰铁试样，冷却后在室温水中清洗，去除表面残留的熔盐，得到表面覆有碳化钒涂层的灰铁试样；

(8)316L不锈钢坩埚连、供渗剂钒和熔盐依然置于密封装置中，留待再次重复使用。

实施例2

覆有碳化铬涂层的灰铁的制备过程采用如实施例1中图1的实验装置。

覆有碳化铬涂层的灰铁的制备方法如下：

(1)灰铁材料用电火花线切割成合适尺寸样品，随后用金相砂纸对表面进行预磨和抛光，直至表面平整，近似成镜面；将预磨好的灰铁试样用无水乙醇清洗，冷风吹干；

(2)首先用自来水对316L不锈钢坩埚进行清洗，再用无水乙醇进行清洗，冷风吹干后，在120℃的真空干燥箱中脱水干燥2小时左右；

(3)将氟化物混合共晶熔盐LiF-NaF-KF(摩尔比为46.5：11.5：42)，破碎成尺寸合适的小颗粒，装入316L不锈钢坩埚中；其中，固体盐加入量以使固体盐熔融后熔盐液面完全浸没灰铁材料为基准；氟化物混合共晶熔盐的杂质含量小于500ppm；

(4)将金属铬粉末同时置于装有熔盐的316L不锈钢坩埚内，金属铬与氟化物混合熔盐的质量比为7.5％。

(5)将准备好的不锈钢坩埚置入密闭气氛的高温电炉中，加热至氟化物混合熔盐完全熔融；

(6)将固定有灰铁试样的夹具放入熔融盐中，使灰铁试样完全浸没在熔融盐中，保温反应5小时，保温温度为950℃；

(7)反应完毕后，关闭电源，取出灰铁试样，冷却后在室温水中清洗，去除表面残留的熔盐，得到表面覆有碳化铬涂层的灰铁试样；

(8)316L不锈钢坩埚、供渗剂铬和熔盐依然置于密封装置中，留待再次重复使用。

实施例3

覆有碳化铬涂层的灰铁的制备过程采用如实施例1中图1的实验装置。

覆有碳化铬涂层的灰铁的制备方法如下：

(1)灰铁材料用电火花线切割成合适尺寸样品，随后用金相砂纸对表面进行预磨和抛光，直至表面平整，近似成镜面；将预磨好的灰铁试样用无水乙醇清洗，冷风吹干；

(2)首先用自来水对316L不锈钢坩埚进行清洗，再用无水乙醇进行清洗，冷风吹干后，在120℃的真空干燥箱中脱水干燥2小时左右；

(3)将氟化物混合共晶熔盐LiF-NaF-KF(摩尔比为46.5：11.5：42)，破碎成尺寸合适的小颗粒，装入316L不锈钢坩埚中；其中，固体盐加入量以使固体盐熔融后熔盐液面完全浸没灰铁材料为基准；氟化物混合共晶熔盐的杂质含量小于200ppm；

(4)将金属铬粉末同时置于装有熔盐的316L不锈钢坩埚内，金属铬与氟化物混合熔盐的质量比为15％。

(5)将准备好的不锈钢坩埚置入密闭气氛的高温电炉中，加热至氟化物混合熔盐完全熔融；

(6)将固定有灰铁试样的夹具放入熔融盐中，使灰铁试样完全浸没在熔融盐中，保温反应20小时，保温温度为750℃；

(7)反应完毕后，关闭电源，取出灰铁试样，冷却后在室温水中清洗，去除表面残留的熔盐，得到表面覆有碳化铬涂层的灰铁试样；

(8)316L不锈钢坩埚、供渗剂铬和熔盐依然置于密封装置中，留待再次重复使用。

效果实施例1

对实施例1～3制备的覆有碳化物涂层的灰铁试样进行扫描电子显微镜(SEM)形貌和元素成分能谱(EDS)分析。

图2为实施例1覆有碳化钒涂层的灰铁试样扫描电子显微镜(SEM)形貌图；其中，图A为其表面SEM形貌图，1～4表示随机取样点，图B为在横截面的钒(V)元素分布图。1～4各点的元素组成如表1所示；由表1可知，灰铁试样表面富钒，钒元素完全覆盖灰铁试样表面。由图B可知，在试样的最外表面存在一薄层钒的富集层，呈银白的亮色。

表1

图3为实施例2覆有碳化铬涂层的灰铁试样分析图；其中，图A为其表面扫面电子显微镜SEM形貌图，1～4表示随机取样点，图B为横截面的扫描电子显微镜形貌图和截面中元素随距离表面深度的分布图。1～4各点的元素组成如表2所示，由表2可知，灰铁试样表面富铬，铬元素完全覆盖灰铁试样表面；由图B可知，在试样最外表面存在一层富铬层，对应碳化铬生成厚度，约为5.5μm，图B中下方与基线平行的4条曲线表示，Na、Si、O和K等元素随深度的增加，含量变化很小。

表2

图4为实施例3覆有碳化铬涂层的灰铁试样截面分析图；其中，图A为产品横截面扫面电子显微镜SEM形貌图，图B为横截面样品中元素随距离表面深度的分布图。由图A可知，在试样最外表面有一层银白色薄层，应为生成的碳化铬涂层；由图B可知，在试样最外表面存在一层富铬层，对应碳化铬生成厚度，约为5μm。

效果实施例2

对实施例1～2制备的覆有碳化物涂层的灰铁试样进行X射线衍射分析(XRD)，表征灰铁材料表面碳化物涂层的结构和相组成。实施例1的分析结果如图5，实施例2的分析结果如图6所示。

由图5可知，按实施例1中的方法处理后，灰铁表面产物衍射峰对应的结构为碳化钒，说明在灰铁表面形成了碳化钒化合物。由图6可知，按实施例2中的方法处理后，灰铁表面产物衍射峰对应的结构为Cr₂₃C₆和Cr₇C₃，说明在灰铁表面形成了Cr₂₃C₆和Cr₇C₃两种碳化物。

效果实施例1和效果实施例2的结果表明，采用本发明的制备方法在灰铁材料表面沉积了一层均匀的碳化钒或碳化铬涂层。

效果实施例3

对实施例1～3所获得的碳化物涂层进行表面膜层厚度分析。

以实施例2表面覆有碳化铬涂层的灰铁试样为例，具体测试方法如下：利用X射线荧光测厚仪(XRF)对灰铁表面覆有的碳化铬膜层厚度进行测量。X射线荧光的波长对不同元素是特征的，根据元素释放出来的荧光强度，来进行元素厚度分布的定量分析。获得所测区域元素强度之后，利用测量软件对镀层厚度进行分析，通过与标准样品对比，获得厚度值。膜厚的测量误差可控制在5％以内。

对实施例2的产品覆有碳化铬涂层的灰铁试样表面的8个不同点进行的厚度测试结果，结果如下表3所示。实施例1、3的厚度测试方法同上述实施例2。由表3可知，实施例1的灰铁表面均匀致密的涂覆了碳化钒涂层，平均厚度为3.950μm；实施例2的灰铁表面均匀致密的涂覆了碳化铬涂层，平均厚度5.494μm；实施例3的灰铁表面均匀致密的涂覆了碳化铬涂层，平均厚度为4.791μm。

表3

效果实施案例4

以实施例2表面覆有碳化铬涂层的灰铁试样为例，进行表面硬度测量，具体测试方法如下：

分别对实施例2表面覆有碳化铬涂层的灰铁和原始灰铁试样进行表面预磨抛光处理，使两种试样的表面满足一定的平整度，便于进行后续的硬度测量。首先分别对两个试样进行纳米压痕硬度测量，最大压入深度2000nm，泊松比0.25。图7为实施例2覆有碳化铬涂层的灰铁材料和原始灰铁材料的纳米压痕硬度H与压入深度h之间的H²-1/h分布曲线图。分别对实施例2表面覆有碳化铬涂层的灰铁和原始灰铁试样的H²-1/h曲线进行拟合后外延，与纵坐标的交点能够很好的反应材料的本征硬度H₀。根据图7所示可知，实施例2表面覆有碳化铬涂层的灰铁的本征硬度H₀为20.5GPa(H₀ ²＝422.2)，原始灰铁试样的本征硬度H₀为3.5GPa(H₀ ²＝12.1)，证明了表面涂覆碳化铬涂层后使灰铁基体的硬度提高了约6倍。

对实施例2表面覆有碳化铬涂层的灰铁和原始灰铁试样表面随机取样6个点进行显微硬度测量，测试时施加载荷为100gf，保载时间为15s，结果如表4所示。由此可知，实施例2原始灰铁试样的硬度约为310HV，涂覆碳化铬涂层后硬度约为2000HV，进一步验证了表面涂覆碳化铬涂层后使灰铁基体的硬度提高了约6倍。

表4

Claims (18)

1.一种覆有碳化物涂层的金属基材料的制备方法，其包括如下步骤：在惰性气氛或真空气氛下，将金属基材料加入至熔融状态的含有供渗剂的氟化物熔盐，保温反应即得覆有碳化物涂层的金属基材料；其中，所述供渗剂为铬、钒、铌、钛、硅和锆中的一种或多种的单质；所述的氟化物熔盐为氟化锂、氟化钠和氟化钾以摩尔比为46.5：11.5：42混合而成的氟化锂-氟化钠-氟化钾共晶熔盐；所述的金属基材料为含碳量0.014～6％的铁基材料，上述百分比为质量百分比。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述供渗剂与所述氟化物熔盐的质量比为5～20％；

和/或，所述供渗剂为单质铬和/或单质钒。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于,所述的供渗剂与所述氟化物熔盐的质量比为7.5～15％。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氩气气氛和/或氮气气氛；

和/或，所述金属基材料为含碳量3～6％的铁基材料，上述百分比为质量百分比。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属基材料在加入前，先经过预处理工艺。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预处理工艺按下述操作进行：打磨、溶剂清洗和去除溶剂。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述打磨为采用砂纸进行打磨。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为无水乙醇。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述去除溶剂的方式为采用冷风吹干。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述供渗剂在使用前，经过预处理工艺。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述预处理工艺为在烘箱中进行1～2小时的烘干处理。

12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述烘箱的温度为100℃以上。

13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟化物熔盐为杂质含量小于500ppm的氟化物熔盐；

和/或，采用电炉将所述氟化物熔盐加热至熔融状态；

和/或，将所述氟化物熔盐置于耐所述氟化物熔盐腐蚀的金属坩埚中进行使用。

14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述氟化物熔盐为杂质含量小于200ppm的氟化物熔盐。

15.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述金属坩埚为不锈钢坩埚或镍坩埚。

16.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保温反应的温度为500～1000℃；

和/或，所述保温反应的时间为1～100小时。

17.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述保温反应的温度为750～950℃。

18.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述保温反应的时间为5～20小时。

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