本发明属于金属表面镀层领域,具体提供了一种钛及钛合金表面碳纳米材料改性的Ti-Al-Si-C镀层及其制备方法。该方法为：先对钛及钛合金表面进行清洗干燥；再将碳纳米材料通过超声处理分散在溶剂中并添加适量增稠剂制备浆料；最后将钛及钛合金热浸镀于添加了制备浆料的原位反应铝硅熔池中,从而在钛及钛合金表面形成具有Ti-3AlC-2相层、Ti(Al,Si)-3相层和Al-Si相层的镀层。所得到的Ti-Al-Si-C镀层具有力学性能好、高温性能优良、易生产加工等特点。