本發明屬于表面涂層涂覆技術領域，特指Fe基合金在低氧壓下與活性氣體反應生成具有抗氧化保護性的氧化薄膜的制備方法。

背景技術：

在高溫下，鋼材和活性氣體的反應是一個十分復雜的過程，其中鋼板表面的合金元素將發生所謂的選擇性氧化。“選擇性氧化”是指鋼中與氧氣親和力較強的合金元素優先于基體Fe元素生成氧化物的行為。根據Wagner提出的理論，選擇性氧化可以分為外氧化和內氧化。外氧化是指擴散至表面的合金元素和氧氣發生反應，在表面生成氧化物；而內氧化則是氧氣通過擴散到達表面以下的亞表面層，與鋼中的一種或數種合金元素發生反應，在亞表面層生成氧化物。鋼板選擇性氧化受外界的很多因素影響，而露點是影響高強鋼選擇性氧化的一個十分重要因素。露點是指退火氣氛中水蒸氣的分壓力所對應的飽和溫度，露點值的增加意味著氣氛中水蒸氣和氧壓的增加。Perazanovici研究發現Al、Si兩種元素在低露點條件下會發生外氧化，在鋼板表面生成Al₂O₃，SiO₂。通常可以將氧化膜分為兩類：具有抗氧化保護性和不具有抗氧化保護性的氧化膜。其中絕大多數金屬能夠與活性氣體反應生成致密的氧化膜，這種致密的氧化膜可以將氧氣和金屬隔離開來，阻止了氣體和金屬直接反應，起到了抗氧化保護作用。

最近幾年，氧化物薄膜制備技術得到了飛速發展。總體而言,其制備技術可以分成物理法和化學法兩種。物理法包括蒸發法、濺射法等；化學法包括水解-沉淀法、溶膠-凝膠法、液相沉積法、原子層沉積法、化學氣相沉積法等。將物理法和化學法進行比較，相對而言物理法制備氧化物薄膜所需能量較多，設備較昂貴，而大多數化學法制備薄膜雖然需要的能量較少，幾乎可以制備所有有用的氧化物薄膜，但例如化學氣相沉積法需要嚴格控制實驗參數，如氣壓，溫度等，此外化學氣相沉積法速度極慢，從而限制了其在某些領域的應用。因此，上述氧化物薄膜涂覆技術不是工序繁瑣，就是沉積速度緩慢或這較難得到均勻一致的薄膜，所以開發出一種新型實用的氧化物薄膜涂覆技術來滿足生產應用是十分必要的。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有涂覆技術工藝的不足，通過按比例混合Mn和MnO粉末，在密閉加熱空間內產生恒定的氧壓，使Fe基材料中的Al、Si合金元素外氧化繼而在Fe基材料表面生成所需的氧化物薄膜。所述的制備氧化物薄膜的步驟如下：

(1)電弧熔煉Fe基合金后，在1000℃的真空氣氛爐中均勻化退火一周，再切成薄片，并依次打磨、拋光、清洗、干燥；

(2)按質量比1：9的比例稱取Mn和MnO粉末，混合均勻后壓成塊狀；

(3)先將塊狀粉末輕放至石英管底部，隨后將石英管中部燒凹，避免薄片在放入過程中落至石英管底部，最后放入薄片，將石英管抽成真空狀態后，密封起來；

(4)把石英管放入溫度為1000℃的箱式爐中保溫1-2h，即可生成具有抗氧化保護性的氧化物薄膜。

本發明中本發明的原理是：

Mn和MnO混合粉末在密閉加熱的環境中會維持一個低氧壓平衡，而根據氧勢圖可以讀出在特定溫度下某金屬元素和其氧化物兩者達到平衡時對應的氧分壓。Mn和MnO混合粉末所產生的低氧壓大于Al₂O₃、SiO₂等氧化物的分解壓，而小于Fe的氧化物的分解壓。因此，Fe基材料中的Al，Si會發生外氧化，在基體表面生成致密的氧化膜，而Fe則不會被氧化。

本發明的有益效果：

本發明Fe基合金在低氧壓下與活性氣體反應生成具有抗氧化保護性的氧化薄膜，操作過程簡單，生產成本低。

附圖說明

圖1為密封后的石英管示意圖；

圖2為氧勢圖。

具體實施方式

實施例1：

(1)電弧熔煉Fe-3wt.％Al合金后，在1000℃的真空氣氛爐中均勻化退火一周，再切成

薄片，并依次打磨、拋光、清洗、干燥；

(2)按質量比1：9的比例稱取Mn和MnO粉末，混合均勻后壓成塊狀；

(3)先將塊狀粉末輕放至石英管底部，隨后將石英管中部燒凹，避免薄片在放入過程中落至石英管底部，最后放入薄片，將石英管抽成真空狀態后，密封起來；

(4)把石英管放入溫度為1000℃的箱式爐中保溫1-2h，即可生成具有抗氧化保護性的Al₂O₃薄膜。

實施例2：

(1)電弧熔煉Fe-3wt.％Si合金后，在1000℃真空氣氛爐中均勻化退火一周，再切成薄片，并依次打磨、拋光、清洗、干燥；

(2)按質量比1：9的比例稱取Mn和MnO粉末，混合均勻后壓成塊狀；

(3)先將塊狀粉末輕放至石英管底部，隨后將石英管中部燒凹，避免薄片在放入過程中落至石英管底部，最后放入薄片，將石英管抽成真空狀態后，密封起來；

(4)把石英管放入溫度為1000℃的箱式爐中保溫1-2h，即可生成具有抗氧化保護性的SiO₂薄膜。

實施例3：

(1)電弧熔煉Fe-3wt.％Al-3wt.％Si合金后，在1000℃的真空氣氛爐中均勻化退火一周，再切成薄片，并依次打磨、拋光、清洗、干燥；

(2)按質量比1：9的比例稱取Mn和MnO粉末，混合均勻后壓成塊狀；

(3)先將塊狀粉末輕放至石英管底部，隨后將石英管中部燒凹，避免薄片在放入過程中落至石英管底部，最后放入薄片，將石英管抽成真空狀態后，密封起來；

(4)把石英管放入溫度為1000℃的箱式爐中保溫1-2h，即可生成具有抗氧化保護性的Al₂O₃和SiO₂的混合薄膜。