具体实施方式

虽然本发明的各种实施方式已在本发明中显示和描述，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些实施方式仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以发生许多变化、改变和替换。应当理解的是，可以采用本文描述的本发明实施方式的各种替代方案。

本文使用的术语“浆料”通常是指包含液相和固相的溶液。所述固相可以是液相形式。酱料可以有一种或多种液相和一种或多种固相。

本文中使用的术语“相邻”或“与……相邻”通常是指“相邻的”、“邻接的”、“与……接触”和“接近”。在某些情况下，相邻可以是“高于”或“低于”。与第二层相邻的第一层可以与第二层直接接触，或者在第一层和第二层之间可以有一个或多个中间层。

当术语“至少”、“大于”或“大于或等于”位于两个或多个数值系列中的第一个数值之前时，术语“至少”、“大于”或“大于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，大于或等于1、2或3等同于大于或等于1、大于或等于2或大于或等于3。

当术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”位于两个或多个数值系列中的第一个数值之前时，术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，小于或等于3、2或1等同于小于或等于3、小于或等于2或小于或等于1。

本发明提供了涂有一层或多层金属的部件、物品或物体(例如，薄板、管子或线材)。部件可以是对象物的至少一部分，也可以是对象物的整体。金属层可以包括一种或多种金属。在某些情况下，衬底可以涂有金属层。所述涂层可以包含具有至少一种元素金属的合金剂。当衬底涂覆有包含至少一种元素金属的合金剂的浆料时，可以形成浆料涂覆的衬底。已涂覆合金剂的衬底可以经受退火条件以产生与衬底相邻的金属层。所述金属层可以借助于金属层和衬底之间的扩散层耦合到衬底。

衬底可以产生大于50微米的合金层，同时仍保留衬底中的细晶粒(>7ASTM晶粒尺寸)。上面列出的等级可能不是标准等级。该等级可以用于高温退火或与金属化工艺无关的高温应用。

衬底和浆料

本发明提供了采用在衬底附近沉积金属层的衬底和方法。此类衬底可以包括例如以下元素中的一种或多种：碳、锰、硅、钒、钛、镍、铬、钼、硼和铌。衬底的示例包括但不限于不锈钢、硅钢和噪声振动平顺性阻尼钢。

所述衬底可以提供为线圈、盘绕网、线材、管道、管子、厚板、网、浸渍成型零件、箔、板、钢丝绳、杆或螺纹杆，其中螺纹模式已应用于杆、片材或平面的任何长度或厚度。例如，片材的厚度可以在0.001英寸至1英寸之间。

衬底可以包含为过渡金属、非金属元素、金属氧化物、还原金属元素、金属卤化物、活化剂、类金属或其组合(例如，多种元素金属)的元素种类。衬底可以包括过渡金属。衬底可以包括非金属元素。衬底可以包括类金属。衬底可以包括选自例如铬、镍、铝、硅、钒、钛、硼、钨、钼、钴、锰、锆、铌、碳、氮、硫、氧、磷、铜、锡、钙、砷、铅、锑、钽、锌或其任何组合中的元素种类。衬底可以包含配置为金属还原剂的元素种类。金属还原剂可以包括铝、钛、锆、硅或镁。衬底可以包含载体溶剂，例如，水、异丙醇或甲乙酮。

衬底可以包括金属如铁、铜、铝或其任何组合。衬底可以包括金属和/或非金属的合金。该合金可以包含杂质。衬底可以包括钢。衬底可以是钢衬底。衬底可以包括陶瓷。衬底可以没有游离碳。衬底可以由熔融相制成。衬底可以处于冷还原状态、全硬状态(例如，冷还原后未经历退火步骤)或热轧酸洗状态。

衬底可以包含金属氧化物。金属氧化物可以包括但不限于Al₂O₃、MgO、CaO、Cr₂O₃、TiO₂、FeCr₂O₄、SiO₂、Ta₂O₅或MgCr₂O₄或其组合。金属氧化物可以直接引入到衬底中。金属氧化物可以通过元素金属和热力学稳定性较差的金属氧化物之间的金属热还原反应在衬底中形成。元素金属和热力学稳定性较差的金属氧化物的合适配对可以从其吉布斯生成自由能因金属氧化物氧化元素金属而降低的配对物中选择。金属热还原反应可以自发发生。金属热还原反应可以在金属运输活化剂(例如，卤化物、金属卤化物、金属硫化物或氢)存在下发生。金属氧化物可以包括粉末。

粉末(例如，包含金属、金属氧化物、金属卤化物或其他衬底成分)可以包含粒径(例如，平均粒径)为约0.01微米(μm)至1mm的各颗粒。所述粉末的平均粒径可以为至少约0.01μm、0.1μm、1μm、20μm、30μm、50μm、100μm、250μm、500μm或约1mm。所述粉末的平均粒径可以不超过约1mm、500μm、250μm、100μm、50μm、30μm、20μm、10μm、1μm、0.1μm或约0.01μm。所述粉末可以具有平均粒径为约0.01μm至0.1μm、0.01μm至1μm、0.01μm至20μm、0.01μm至30μm、0.01μm至50μm、0.01μm至100μm、0.01μm至250μm、0.01μm至500μm、0.01μm至1mm、0.1μm至1μm、0.1μm至20μm、0.1μm至30μm、0.1μm至50μm、0.1μm至100μm、0.1μm至250μm、0.1μm至500μm、0.1μm至1mm、1μm至20μm、1μm至30μm、1μm至50μm、1μm至100μm、1μm至250μm、1μm至500μm、1μm至1mm、10μm至100μm、10μm至250μm、10μm至500μm、10μm至1mm、100μm至250μm、100μm至500μm、100μm至1mm、250μm至500μm、250μm至1mm、500μm至1mm。所述粉末可以具有平均粒径至少约0.01μm、0.1μm、1μm、20μm、30μm、50μm、100μm、250μm、500μm、lmm或更大的各颗粒。所述粉末可以具有粒径最多为约1毫米(mm)、500μm、250μm、100μm、50μm、30μm、20μm、1μm、0.1μm或0.01μm或更小的各颗粒。所述粉末可以包括可通过网目尺寸至少为325或更小的筛子的颗粒。包含金属、金属氧化物、金属卤化物或其他衬底成分的粉末可以包含可通过筛孔大小至少为约18、20、25、30、35、40、45、50、60、65、80、100、115、150、170、200、250、270或至少约400或更大筛孔的筛子的颗粒。

浆料混合物可以包含金属氧化物，其占所述浆料总重量的约30wt％(重量百分比)、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或约95wt％。浆料混合物可以包含金属氧化物，其占浆料总重量的至少约30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或约95wt％或更多。浆料混合物可以包含金属氧化物，其不超过浆料总重量的约95wt％、90wt％、85wt％、80wt％、75wt％、70wt％、65wt％、60wt％、55wt％、50wt％、45wt％、40wt％、35wt％，或不超过浆料总重量的约30wt％或更少。浆料混合物可以包含约占浆料总重量的约30wt％至约95wt％的金属氧化物。金属氧化物可以包含所述浆料总重量的约1wt％至约95wt％、约1wt％至约85wt％、约1wt％至约75wt％、约1wt％至约60wt％、约1wt％至约50wt％、约1wt％至约40wt％、约1wt％至约30wt％、约1wt％至约20wt％、约1wt％至约10wt％、约5wt％至约95wt％、约5wt％至约85wt％、约5wt％至约75wt％，约5wt％至约60wt％、约5wt％至约50wt％、约5wt％至约40wt％、约5wt％至约30wt％、约5wt％至约20wt％、约5wt％至约10wt％、约10wt％至约95wt％、约10wt％至约85wt％、约10wt％至约75wt％、约10wt％至约60wt％、约10wt％至约50wt％、约10wt％至约40wt％、约10wt％至约30wt％，约10wt％至约20wt％、约20wt％至约95wt％、约20wt％至约85wt％、约20wt％至约75wt％、约20wt％至约60wt％、约20wt％至约50wt％、约20wt％至约40wt％、约20wt％至约30wt％、约30wt％至约85wt％、约30wt％至约75wt％、约30wt％至约60wt％、约30wt％至约50wt％、约30wt％至约40wt％、约1wt％至约95wt％、约40wt％至约85wt％、约40wt％至约75wt％、约40wt％至约60wt％、约40wt％至约50wt％、约50wt％至约95wt％、约50wt％至约85wt％、约50wt％至约75wt％或约50wt％至约60wt％。可以选择金属氧化物或还原金属的相对纯度。基于重量，金属氧化物或还原金属可以包括至少约25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％、99.9％或至少约99.99％或更高的纯度。基于重量，金属氧化物或还原金属可以包括不超过约99.99％、99％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％或重量不超过约25％或更低的纯度。

还原金属与氧化物源的原子比可以为约0.6至2.0。还原金属与氧化物源可以包括约0.01至10.0原子比、约0.01至1.0原子比、约0.01至1.5原子比、约0.01至3.0原子比、约0.01至4.0原子比、约0.01至5.0原子比、约0.1至1.0原子比、约0.1至1.5原子比、约0.1至3.0原子比、约0.1至4.0原子比、约0.1至5.0原子比、约0.1至10.0原子比、约0.5至1.0原子比、约0.5至1.5原子比、约0.5至3.0原子比、约0.5至4.0原子比、约0.5至5.0原子比、约0.5至10.0原子比、约1.0至1.5原子比、约1.0至3.0原子比、约1.0至4.0原子比、约1.0至5.0原子比、约1.0至10.0原子比、约2.0至3.0原子比、约2.0至4.0原子比、约2.0至5.0原子比、约2.0至10.0原子比、约3.0至4.0原子比、约4.0至5.0原子比、约4.0至10.0、或约5.0至10.0原子比。

金属衬底可以包含金属运输活化剂成分。所述金属运输活化剂可以包含总衬底的约0.001wt％、0.01wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或约50wt％。所述金属运输活化剂可以包含至少约0.001wt％、0.01wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或至少约50wt％或更多。所述金属运输活化剂可以包含不超过总衬底的约50wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、5wt％、4wt％、3wt％、2wt％、1wt％、0.5wt％、0.1wt％、0.01wt％，或不超过约0.001wt％或更少。所述金属运输活化剂可以包含约0.001wt％至1wt％、约0.001wt％至2wt％、约0.001wt％至3wt％、约0.001wt％至4wt％、约0.001wt％至5wt％、约0.001wt％至10wt％、约0.001wt％至15wt％、约0.001wt％至20wt％、约0.001wt％至30wt％、约0.001wt％至50wt％、约0.01wt％至1wt％、约0.01wt％至2wt％、约0.01wt％至3wt％，约0.01wt％至4wt％、约0.01wt％至10wt％、约0.01wt％至15wt％、约0.01wt％至20wt％、约0.01wt％至30wt％、约0.01wt％至50wt％、约0.1wt％至1wt％、约0.1wt％至2wt％、约0.1wt％至3wt％、约0.1wt％至4wt％、约0.1wt％至5wt％、约0.1wt％至10wt％、约0.1wt％至15wt％、约0.1wt％至20wt％、约0.1wt％至30wt％、约0.1wt％至50wt％、约1.0wt％至2wt％、约1.0wt％至3wt％、约1.0wt％至4wt％、约1.0wt％至10wt％、约1.0wt％至15wt％、约1.0wt％至20wt％、约1.0wt％至30wt％、约1.0wt％至50wt％、或者约10wt％至50wt％。

本发明提供了涂有一层或多层金属层的衬底。在某些情况下，衬底可以涂覆有至少一层金属层。衬底可以涂覆有约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多金属层。衬底可以涂覆有至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多金属层。衬底可以涂覆不超过约10、9、8、7、6、5、4、3、2或1层金属层。涂层可以包括具有至少一种元素金属的合金剂。所述金属层可以借助于金属层和衬底之间的扩散层来耦合到衬底。

金属层可以具有至少约1纳米、10纳米、100纳米、500纳米、1微米、5微米、10微米、25微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米或至少100微米或以上的厚度。金属层可以具有不超过约100微米、90微米、80微米、70微米、60微米、50微米、25微米、10微米、5微米、1微米、500纳米、100纳米、10纳米或不大于约1纳米或更小的厚度。所述金属层的厚度可以大于单原子层。厚度可以是多层膜。

衬底可以包含约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或约20种或更多元素种类。衬底可以包括至少约2、3、4、5、6，7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或大约20种或更多的元素种类。衬底可以包含不超过约20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3或不超过约2种或更少的元素种类。衬底可以包含以下元素中的至少两种：碳、锰、硅、钒和钛。衬底可以包含以下元素中的至少三种：碳、锰、硅、钒和钛。衬底可以包含以下元素中的至少四种：碳、锰、硅、钒和钛。

衬底可以包括多种元素。衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％，或大于约40wt％或更多的碳(C)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％、或小于约0.0001wt％或更少的碳。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％，或大于约40wt％或更多的锰(Mn)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％的锰，或小于约0.0001wt％或更少的锰。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8w％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％，或大于约40wt％或更多的铌(Nb)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的铌。可以将铌添加至衬底，使得所述衬底可以包含至少约0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.003wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.006wt％、0.007wt％、0.008wt％、0.009wt％、0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1wt％或更多的铌。在不希望受到理论约束的情况下，衬底中的铌可以防止衬底中的铬耗尽。

基质可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的钒(V)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的钒。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的钛(Ti)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的钛。在某些情况下，衬底可包含至少约0.015wt％的钛。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％，或大于约40％或更高的氮(N)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的氮。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的磷(P)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的磷。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的硫(S)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的硫。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的铝(Al)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的铝。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％，或者大于40wt％或更多的铜(Cu)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的铜。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的镍(Ni)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的镍。

基质可包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的铬(Cr)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的铬。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的钼(Mo)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或者小于约0.0001wt％或更少的钼。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的锡(Sn)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的锡。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的硼(B)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的硼。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的钙(Ca)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的钙。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或者大于40wt％或更多的砷(As)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的砷。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的钴(Co)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的钴。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的铅(Pb)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或少的铅。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的锑(Sb)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的锑。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的钽(Ta)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％，1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的钽。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的钨(W)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的钨。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的锌(Zn)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的锌。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的锆(Zr)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更小的锆。

衬底可以包含大于0.0001wt％、0.0005wt％、0.001wt％、0.002wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、5wt％、7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或大于约40wt％或更多的硅(Si)。衬底可以包含小于或等于约40wt％、30wt％、20wt％、15wt％、10wt％、7wt％、5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.9wt％、1.8wt％、1.7wt％、1.6wt％、1.5wt％、1.4wt％、1.3wt％、1.2wt％、1.1wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.01wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.002wt％、0.001wt％、0.0005wt％或小于约0.0001wt％或更少的硅。

在衬底的形成过程中，可能存在游离间隙原子如氮、碳和硫。衬底中的铌可以与衬底中的这些游离间隙原子(例如，氮、碳和硫)结合。添加铌可以防止晶界沉淀物，例如，铬晶界沉淀物。晶界沉淀物的减少可能导致腐蚀性能的增加，这可能是衬底的期望性能。图3示出了在涂覆金属层后的钢衬底，其中，未观察到晶界铬沉淀物。

可以测量衬底表面上的铬的重量百分比。铬重量百分比可以是基于涂覆的衬底或未涂覆的衬底。在某些情况下，衬底的铬重量百分比可以为至少约5％、10％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％或26％或更多。衬底的铬重量百分比可以不超过约26％、25％、24％、23％、22％、21％、20％、19％、18％、17％、16％、15％、10％或不超过约5％或更少。衬底的铬重量百分比可以为约16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％或23％。涂覆衬底的铬重量百分比可以大于、约等于或小于未涂覆的衬底的铬重量百分比。

衬底可以从供应商处购买。可以在制备衬底的同一天于衬底上涂覆含金属层。在涂覆含金属层之前，衬底的制备时间可以超过约2天、3天、1周、1个月或1年或更长时间。衬底可以在涂覆含金属层之前不到约1年、1个月、1周、3天或不到2天来制备。可以在将金属层添加至衬底的至少约30秒、1分钟、5分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时或更长时间内将还原金属添加至衬底。可以在将金属层添加至衬底的不超过约12小时、11小时、10小时、9小时、8小时、7小时、6小时内、或小于约5小时、4小时、3小时、2小时、1小时、30分钟、10分钟、5分钟、1分钟、30秒或更少内将还原金属添加至衬底。在一些示例中，还原金属可以在将金属层添加至衬底的约10秒、20秒、30秒、1分钟、5分钟、10分钟、20分钟、30分钟、45分钟、60分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、6小时、8小时、10小时、12小时、18小时、24小时或在大约2天内添加到衬底中。

本发明提供了在衬底附近形成金属层的方法。所述金属层可以通过在衬底附近施加浆料来形成。邻近衬底的浆料沉积可以形成邻近衬底的含金属层。在某些情况下，所述浆料包含合金剂、金属运输活化剂和溶剂，其中，所述合金剂包含所述金属。

在某些情况下，含金属层包含碳。在某些情况下，含金属层包括铁、铬、镍、硅、钒、钛、硼、钨、铝、钼、钴、锰、锆、铌及其组合中的一种或多种。所述合金剂可以选自硅铁(FeSi)、铬铁(FeCr)、铬及其组合。

浆料可以包含金属氧化物。金属氧化物可以包括但不限于Al₂O₃、MgO、CaO、Cr₂O₃、TiO₂、FeCr₂O₄、SiO₂、Ta₂O₅或MgCr₂O₄或其组合。金属氧化物可以直接引入到所述浆料中。金属氧化物可以通过元素金属和热力学稳定性较差的金属氧化物之间的金属热还原反应在浆料中形成。元素金属和热力学稳定性较差的金属氧化物的合适配对物可以从其吉布斯生成自由能因金属氧化物氧化元素金属而降低的配对物中选择。金属热还原反应可以自发发生。金属热还原反应可以在金属运输活化剂如卤化物、金属卤化物、金属硫化物或气体类存在下发生。金属氧化物可以包含粉末。

浆料可以包含金属运输活化剂，该活化剂被配置为将金属物质从浆料输送至衬底表面。金属运输活化剂可以包含卤化物类、金属卤化物类、硫化物类或氢。可以在浆料制备期间引入金属运输活化剂，例如，通过添加一种或多种粉末。可以在浆料形成之后从外部来源引入金属运输活化剂，例如，在施加到衬底之后将氢气扩散到浆料层中。在某些情况下，金属运输活化剂包括一价金属、二价金属或三价金属。在某些情况下，金属运输活化剂选自以下所组成的组：氯化镁(MgCl₂)、氯化铁(II)(FeCl₂)、氯化钙(CaCl₂)、氯化锆(IV)(ZrCl₄)、氯化钛(IV)(TiCl₄)、氯化铌(V)(NbCl₅)、氯化钛(III)(TiCl₃)、四氯化硅(SiCl₄)、氯化钒(III)(VCl₃)、氯化铬(III)(CrCl₃)、三氯氢硅(SiHCl₃)、氯化锰(II)(MnCl₂)、氯化铬(II)(CrCl₂)、氯化钴(II)(CoCl₂)、氯化铜(II)(CuCl₂)、氯化镍(II)(NiCl₂)、氯化钒(II)(VCl₂)、氯化铵(NH₄Cl)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KC1)、硫化钼(MoS)、硫化锰(MnS)、二硫化铁(FeS₂)、硫化铬(CrS)、硫化铁(FeS)、硫化铜(CuS)、硫化镍(NiS)及其组合。在一些实施方式中，卤化物活化剂是水合的。在一些实施方式中，卤化物活化剂选自四水合氯化亚铁(FeCl₂·4H₂O)、六水合氯化亚铁(Fe Cl₂·6H₂O)和六水合氯化镁(MgCl₂·6H₂O)。在一些实施方式中，所述卤化物活化剂是水合的。在一些实施方式中，所述卤化物活化剂选自四水合氯化亚铁(FeCl₂·6H₂O)、六水合氯化亚铁(FeCl₂·6H₂O)和六水合氯化镁(MgCl₂·6H₂O)。

在某些情况下，在含金属层退火至衬底之后，在衬底附近形成金属层。在某些情况下，金属层包括碳。在一些情况下，所述金属层包括铁、铬、镍、硅、钒、钛、硼、钨、铝、钼、钴、锰、锆、铌及其组合中的一种或多种。在一些实施方式中，合金剂选自硅铁(FeSi)、铬铁(FeCr)、铬及其组合。

浆料可以包含溶剂。溶剂可以是水性的或有机的。溶剂可以包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或甲乙酮。溶剂的沸点(或沸腾温度)可以小于或等于约200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃、120℃、110℃或100℃或更低。溶剂的沸点可以大于或等于约100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或大于约200℃或更高。

在某些情况下，所述浆料包含惰性物质。浆料可以通过在混合室(或容器)中混合各种成分而形成。各种成分可以同时或顺序混合。例如，在腔室中提供溶剂，随后将元素物质添加到腔室中。为防止结块，可以向溶剂中添加控制量的干燥成分。某些元素金属可以呈干粉形式。

用于混合含金属层成分的叶片可以是搅拌器、叉子或桨叶的形状。可以使用多个叶片来混合浆料成分。每个叶片可能具有不同的形状或相同的形状。干燥成分可以按控制量添加到溶剂中，以防止结块。高剪切速率可以用于帮助控制粘度。在浆料中，铬颗粒的尺寸可以比其他颗粒大，并且可以在不添加高聚物添加量的情况下悬浮。

浆料的特性可以是用于形成浆料、保持浆料或沉积浆料的一个或多个参数的函数。这些特性可以包括粘度、剪切稀化指数和屈服应力。这些特性包括雷诺数、粘度、pH值和浆料成分浓度。影响浆料性能的参数可以包括含水量、元素种类和含量、温度、剪切速率和混合时间。

图1示出了在衬底附近形成金属层的方法。在操作110中，提供金属组合物。接下来，在操作120中，可以将浆料从混合容器施加到衬底以形成金属层。在操作130中，所述浆料中的溶剂通过在约90℃至175℃下加热或真空干燥约10至60秒后去除。在操作140中，轧制或以其他方式制备腹板或衬底材料以进行热处理。在操作150中，金属层在衬底附近退火。

图2示出了在涂覆金属层后的钢衬底的图像。粒度和变化系数可以根据美国国际试验与材料标准(ASTM)标准来计算。

所述浆料可以表现出触变性能，其中，浆料在受到剪切应变时表现出粘度降低。浆料的剪切稀化指数可以在约1到约8之间。为了达到目标粘度，可以在高剪切速率下进行混合。剪切速率可以为约1s^-1到约10000s^-1(或Hz)。剪切速率可以为约1s^-1、约10s^-1、约100s^-1、约1000s^-1、约5000s^-1或约10000s^-1。剪切速率可以为至少约1s^-1、约10s^-1、约100s^-1、约1000s^-1、约5000s^-1或至少约10000s^-1或更多。剪切速率可以小于约10000s^-1、5000s^-1、1000s^-1，100s^-1、10s^-1或小于约1s^-1或更小。

浆料的剪切速率可以在各种仪器上测量。例如，可以在TA Instruments DHR-2流变仪上测量剪切速率。浆料的剪切速率可以根据用于进行测量的仪器而异。

为了达到目标或预定的粘度，可以进行约1分钟至2小时的混合。混合时间可以小于约30分钟。所述浆料的粘度可以随着浆料混合时间的延长而降低。混合时间可以与均匀化浆料所用的时间长度相对应。

合适混合的状态可以是浆料表面没有水的状态。合适混合状态可以是容器底部没有固体的状态。浆料的颜色和质地可以看起来很均匀。

所述含金属层的所需粘度可以是适合辊涂的粘度。浆料的粘度可以为约1厘泊(cP)、5cP、10cP、50cP，100cP、200cP、500cP、1000cP、10000cP、100000cP、1000000cP或约5000000cP。所述浆料的粘度可以为至少约1cP、5cP、10cP、50cP、100cP、200cP、500cP、1000cP、10000cP、100000cP、1000000cP或约5000000cP。所述浆料的粘度可以不超过约5000000cP、1000000cP、100000cP、10000cP、5000cP、1000cP、500cP、200cP、100cP、50cP、10cP、5cP或不超过约1cP。所述浆料的粘度可以为约lcP至5000000cP。所述浆料的粘度可以为约1cP、约5cP、约10cP、约50cP、约100cP、约200cP、约500cP、约1000cP、约10000cP、约100000cP、约1000000cP或约5000000cP。所述浆料的粘度可以介于约1cP至1000000cP或100cP至100000cP之间。所述浆料的粘度可以取决于剪切速率。所述浆料的粘度可以为约200cP至约10000cP、或约600cP至约800cP。在具有约1000s^-1至约1000000s^-1剪切速率的应用剪切窗口中，所述浆料可以为约100cP至约200cP。所述浆料的毛细管数可以为约0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3，4、5、6、7、8、9或约10。浆料的毛细管数可以为至少约0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或约10或更多。浆料的毛细管数可以不大于约10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.5、0.1、0.05，或不大于约0.01或更小。浆料的屈服应力可以为约0.0001帕(Pa)、0.001Pa、0.01Pa、0.1Pa、0.2Pa、0.3Pa、0.4Pa、0.5Pa、0.6Pa、0.7Pa、0.8Pa、0.9Pa或约1Pa。浆料的屈服应力可以为至少约0.0001帕(Pa)、0.001Pa、0.01Pa、0.1Pa、0.2Pa、0.3Pa、0.4Pa、0.5Pa、0.6Pa，0.7Pa、0.8Pa、0.9Pa或至少约1Pa或更高。浆料的屈服应力可以不超过1Pa、0.9Pa、0.8Pa、0.7Pa、0.6Pa、0.5Pa、0.4Pa、0.3Pa、0.2Pa、0.1Pa、0.01Pa、0.001Pa或不超过约0.001Pa或更小。

所述浆料的沉降速率可以在大于约1分钟、大于约15分钟、大于约1小时、大于约1天、大于约1个月或大于约1年的时间内稳定分离或沉降。所述浆料的沉降速率可以指浆料在发生沉降之前或粘度增加到不适合辊涂的值之前在没有混合下能够承受的时间的量。类似地，所述浆料的保质期可以指浆料在稠化到不适合辊涂的程度之前在不混合的情况下能够承受的时间。然而，即使浆料沉降并变稠，也可将所述浆料重新混合至其初始粘度。浆料的触变指数可以是稳定的，以使所述浆料不会在辊涂组件盘中的死点处增厚到不合适的水平。

可以通过在混合期间向所述浆料中添加酸来控制氢键合的程度，以控制浆料的粘度。此外，可以在混合期间向浆料中添加酸或碱，以控制浆料的pH值水平。所述浆料的pH值可以为约3、4、5、6、7、8、9、10、11或约12。浆料的pH值可以为至少约3、4、5、6、7、8、9、10、11或至少约为12或更高。浆料的pH水平可以不大于约12、11、10、9、8、7、6、5、4或不大于约3或更小。浆料的pH值可以为约3至约12。浆料的pH水平可以为约5至约8。浆料的pH值可以为约3、约4、约5、约6、约7、约8、约9、约10、约11或约12。所述浆料的pH值可以随浆料沉降而变化。浆料沉淀后重新混合浆料可以使浆料的pH值恢复至初始pH水平。可以向浆料中添加不同水平的粘合剂，例如，金属醋酸盐，以增加浆料中的生坯强度。浆料可以不含粘合剂。浆料可以包括被配置用作粘合剂的金属运输活化剂。

浆料的流动性可以通过倾斜试验进行测量。倾斜试验可以指示屈服应力和粘度。作为替代方案，可以使用流变仪测量浆料的流动性。

浆料的干燥时间可以足够长，以使浆料在辊涂过程中保持湿润，直到将浆料涂层涂覆到衬底上之后才干燥。浆料在室温下可能不会干燥。将辊涂生产线的干燥区加热约10秒后，所述浆料可能会变干。施加的热温度可以为120℃左右。

浆料的比重可以为约1、2、3、4、5、6、7、8、9或约10g/cm³。浆料的比重可以为至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9或至少约为10g/cm³或更高。浆料的比重可以不超过约10、9、8、7、6、5、4、3、2或不超过约1g/cm³或更小。浆料的生坯强度可以使浆料能够承受辊涂，从而不会损坏浆料涂层衬底。例如，在靠近喷漆室的干燥烘箱中滚涂后干燥的浆料干膜可能具有绿色强度，该强度允许该膜承受如下力，即该力使该膜在正负交替方向上弯曲二十次，形成直径为约20英寸的圆弧。浆料干膜的绿色强度可以进一步允许该膜通过带少量粉末的胶带测试。胶带测试可以包括将胶带与涂层材料的表面接触。胶带一旦从涂层材料的表面移除，可以足够清晰地让人看到粘附在胶带上的任何粉末。

在衬底上形成金属层之前，可以在衬底上施加浆料。可以在衬底上以均匀厚度施涂所述浆料。可以在衬底上以不同厚度施加浆料。施涂的浆料涂层的平均厚度可以为约0.0001英寸、0.0005英寸、0.001英寸、0.002英寸、0.003英寸、0.004英寸、0.005英寸、0.006英寸、0.007英寸、0.008英寸、0.009英寸、0.01英寸、0.02英寸、0.03英寸、0.04英寸、0.05英寸、0.06英寸、0.07英寸、0.08英寸、0.09英寸、0.1英寸、0.125英寸、0.25英寸、0.5英寸。施涂的浆料涂层的平均厚度可以为至少约0.0001英寸、0.0005英寸、0.001英寸、0.002英寸、0.003英寸、0.004英寸、0.005英寸、0.006英寸、0.007英寸、0.008英寸、0.009英寸、0.01英寸、0.02英寸、0.03英寸、0.04英寸、0.05英寸、0.06英寸、0.07英寸、0.08英寸、0.09英寸、0.1英寸、0.125英寸、0.25英寸、0.5英寸或更多。施涂的浆料涂层的平均厚度可以不超过约0.5英寸、0.25英寸、0.125英寸、0.1英寸、0.09英寸、0.08英寸、0.07英寸、0.06英寸、0.05英寸、0.04英寸、0.03英寸、0.02英寸、0.01英寸、0.009英寸、0.008英寸、0.007英寸、0.006英寸、0.005英寸、0.004英寸、0.003英寸、0.002英寸，0.001英寸、0.0005英寸、0.0001英寸或更小。

可以在具有特定厚度的衬底的一个或多个表面附近施涂浆料。所施加的浆料涂层的厚度在表面上可以相对均匀，或者可以变化。所施加的浆料涂层的厚度可以因衬底的一个表面到另一个表面而不同。可以在任何时间测量靠近衬底的所施涂的浆料涂层的厚度，包括施涂后立即测量、干燥过程中测量或去除所有溶剂后测量。如果至少90％、95％、99％或更多的衬底表面具有与所施涂的浆料涂层的平均厚度的偏差不超过约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或约20％的浆料涂层，则可以认为所施涂的浆料涂层基本上均匀。

在衬底的一个或多个表面附近施涂的浆料涂层在干燥之前或干燥之后的平均施涂厚度可以为约5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1mm、2mm、5mm或者约1cm。在衬底的一个或多个表面附近施涂的浆料涂层在干燥之前或之后的平均施涂厚度可以为至少约5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1mm、2mm、5mm或者约1cm。在衬底的一个或多个表面附近施涂的浆料涂层在干燥之前或之后的施涂厚度可以不超过约1cm、5mm、2mm、1mm、900μm、800μm、700μm、600μm、500μm、400μm、300μm、250μm、200μm、150μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、25μm、20μm、15μm、10μm或5μm或更小。

根据浓度梯度，浆料中的元素种类可以扩散至或进入衬底。例如，含金属层中的元素物质的浓度可以在衬底表面上最高，并且可以根据沿衬底深度的梯度而降低。浓度的降低可以是线性、抛物线、高斯或其任何组合。含金属层中的元素种类的浓度可以基于在衬底上待形成的合金层的所需厚度来选择。

浆料中的元素种类可能会影响含金属层与衬底的附着力。此外，元素种类可以影响含金属层组合物的粘度。此外，元素种类可以影响含金属涂层衬底的生坯强度。生坯强度通常是指含金属层涂层衬底在含金属层完全固化之前承受处理或机加工的能力。因此，可以基于所述含金属层对所述衬底的所需粘附程度、所述含金属层的所需粘度以及所述元素种类增加所述含金属层涂覆衬底的生坯强度的能力来选择所述元素种类。此外，一些含有金属的卤化物可能会对将含金属层涂覆到衬底上的辊涂组件的部件产生腐蚀。这种腐蚀可能是不可取的。元素种类可以防止在含金属层和衬底的边界界面处形成柯肯达尔空洞(Kirkendall void)。在加热时，元素种类可以分解成氧化物。此外，在退火后，元素种类可以变得惰性。各种元素种类的浓度可以不同。

在将浆料施加到衬底上之前，可以对衬底进行预处理。可以通过使用化学品对衬底表面进行预处理，以改善含金属层与衬底表面的附着力。此类化学品的实例包括铬酸盐和磷酸盐。

衬底表面可以没有加工氧化物。这可以通过常规酸洗来实现。衬底表面可以合理地不含有机材料。在使用市售清洁剂处理后，衬底表面可以不含有机材料。

在制备衬底期间，可以添加、移除或保留衬底上的晶粒钉扎颗粒，以控制衬底的晶粒尺寸。例如，可以向衬底添加晶粒钉，以保持晶粒尺寸小并且形成钉扎点。作为另一示例，可以从衬底上截留晶粒钉，以允许晶粒长大并且允许电机叠片。晶粒钉可以在退火温度下不溶。

晶粒钉扎颗粒的示例包括铝、铌、钒的金属间化合物、氮化物、碳化物及其任何组合。晶粒钉扎颗粒的非限制性示例包括氮化钛(TiN)、碳化钛(TiC)和氮化铝(AIN)。

与衬底相邻的金属层的形成

可以在衬底附近涂敷或沉积浆料，并且在表面附近形成含金属层。所述含金属层可以退火以形成与所述衬底相邻的金属层。所述浆料可以通过以下方式来施加：辊涂、分涂、旋涂、槽涂、幕涂、滑涂、挤压涂布、绘画涂覆、喷画涂覆、静电机涂、印刷(例如，二维印刷、三维印刷、丝网印刷、图案印刷)、气相沉积(例如，化学气相沉积)、电化学沉积、浆料沉积、浸渍、喷涂、其任何组合或通过任何其他合适的方法。

可以通过辊涂方式涂覆浆料。辊涂工艺可以从提供衬底(例如，钢衬底)开始。接下来，卷绕的衬底可以展开。接下来，可以将未缠绕的钢衬底提供给辊涂机，辊涂机可以涂覆有含金属层。接下来，可以激活辊涂机，使得辊涂机用含金属层涂覆衬底。所述衬底可以通过多个循环进给通过辊涂机，使得含金属层多次施加到衬底上。根据含金属层的性质，可能需要在衬底上涂覆多个涂层。可以在衬底上涂覆多层含金属层，以获得所需的浆料厚度。多个涂层中的每个涂层可以使用不同的配方或含金属层。所述含金属层可以例如在所述衬底上形成图案的方式施加。所述图案可以是例如网格、条纹、点、焊接标记或其任何组合的形式。相同衬底上的多个涂层可以在衬底上形成分离涂层。

浆料可以在衬底附近施涂、沉积或退火。浆料可以在约0℃、25℃、50℃、75℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃的温度下沉积。浆料可以在至少约0℃、25℃、50℃、75℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃或更高的温度下沉积。浆料可以在不超过约1000℃、900℃、800℃、700℃、600℃、500℃、400℃、300℃、200℃、100℃、75℃、50℃、25℃或不超过约0℃或更低的温度下沉积。浆料可以在约0℃至1000℃的温度下沉积。浆料可以在约10℃至100℃的温度下沉积。浆料可以在约100℃至500℃的温度下沉积。浆料可以在约500℃至1000℃的温度下沉积。

在相对湿度约为0％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或约99％的气氛中，可以发生在衬底上沉积浆料。浆料在衬底上的沉积可以发生在相对湿度至少约0％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或至少约99％或更高的气氛中。在相对湿度不超过约99％、95％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％或不超过约5％或更低的气氛中，可以发生在衬底上沉积浆料。浆料在衬底上的沉积可以发生在绝对湿度水平至少约0.5托、1托、2托、5托、10托、20托、50托、100托、250托或至少约500托或更高的气氛中。在绝对湿度水平不超过约760托、500托、250托、100托、50托、20托、10托、5托、2托、1托或0.5托或更小的气氛中，可以发生在衬底上沉积浆料。在一些实施方式中，在含金属层的沉积期间，相对湿度为约50％。

在氧含量大于或等于约0.001托、0.01托、0.05托、0.1托、0.5托、1托、2托、5托、10托或大于约20托或更多的气氛中，可以发生在衬底上沉积浆料。浆料在衬底上的沉积可以发生在氧含量不超过约20托、10托、5托、2托、1托、0.5托、0.1托、0.05托、0.01托、0.005托或0.001托或更小的气氛中。在环境空气条件下，可以在衬底上干燥浆料。

衬底上浆料的退火可以在含氧量低的气氛中进行，例如，不超过约0.5托、0.1托、0.05托、0.01托、0.005托或0.001托或更小。衬底上浆料的退火可以在氧含量大于约0.001托、0.005托、0.01托、0.05托、0.1托或大于约0.5托或更高的气氛中进行。

含金属层的干燥可以发生在氢含量大于约0.001托、0.005托、0.01托、0.05托、或大于或约0.1托或更高的气氛中。衬底上含金属层的干燥可以在氢水平小于或约0.1托、0.05托、0.01托、0.005托或0.001托或更小的气氛中发生。衬底上含金属层的退火可以在纯氢、纯氩或氢氩混合物的气氛中进行。

将浆料施加到衬底上之后，可以通过加热、蒸发、抽真空或其任何组合去除含金属层中的溶剂。去除溶剂后，可以卷缩衬底。在沉积之后和退火之前，可以在真空或大气条件下孵化或储存浆料涂覆的衬底。这发生在退火之前，并且可能有助于去除涂层中的残余污染物，例如，涂层过程中残留的溶剂或粘合剂。孵化时间可以为10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟或5分钟。孵化时间可以为至少约10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟或5分钟或更长。孵化时间可以不超过约5分钟、4分钟、3分钟、2分钟、1分钟、50秒、40秒、30秒、20秒，或不超过约10秒或更少。孵化时间可以是涂层和退火之间的时间，也可以是将涂层制品运输到热处理设施或设备的时间长度。例如，孵化时间可以持续约10秒、约30秒、约1分钟、约2分钟、约3分钟、约4分钟或约5分钟。孵化温度可以为约50℃、75℃、100℃、125℃、150℃、175℃、200℃、225℃、250℃、275℃或约300℃。孵化温度可以为至少约50℃、75℃、100℃、125℃、150℃、175℃、200℃、225℃、250℃、275℃或至少约300℃或更高。孵化温度可以不超过约300℃、275℃、250℃、225℃、200℃、175℃、150℃、125℃、100℃、75℃或不超过约50℃或更低。孵化温度可以在约50℃至约300℃的范围内。例如，孵化温度可以大于约50℃、约75℃、约100℃、约125℃、约150℃、约175℃、约200℃、约225℃、约250℃、约275℃或约300℃或更高。在孵化之后和退火之前，可以在真空条件下保持衬底上的浆料干膜。可以在辊涂工艺之后立即进行干燥步骤，将涂层干燥至触感。在辊涂和退火之间的任何时间，涂层都可能存在吸收的水或其他污染物。

使用利用金属热还原反应从其金属氧化物原位生成的合金化金属，可以将空间分离的合金沉积在金属衬底表面。当在金属还原剂(形成热力学上更稳定的金属氧化物)存在下产生热力学稳定性较差的金属氧化物时，可以发生金属热还原反应。金属还原剂可以包含任何元素种类，包括铁、铬、镍、硅、钒、钛、硼、钨、铝、钼、钴、锰、锆、铌及其组合。

在一些实施方式中，金属热还原反应可以由金属运输活化剂引发或增强。可以选择还原金属化合物，以使其对应的金属氧化物的形成吉布斯自由能相对较大，例如，铝与氧化铝。这种还原金属可以作为有效的氧和水清除剂，从而消除会阻碍金属氧化物与活化剂化合物向前反应的氧化物类。整体金属热还原反应的实例可以包括氧化铬与铝金属的反应，例如：

1)Cr₂O₃+3H₂-->2Cr⁰+H₂O

2)2A1⁰+H₂O-->A1₂O₃+3H₂

其中，上述反应可以是在衬底表面上的金属层中沉积铬的来源。将金属氧化物用作沉积源材料可以避免在反应中使用额外的惰性粉末，这些粉末在烧结过程中用作金属层的支架和合金化金属粉末的隔离物。例如，通过包括二次元素粉末或将还原元素与将还原元素熔点提高至高于用于沉积的温度的物质合金化，可以降低所得金属层的缺陷率。金属还原剂反应生成的金属氧化物可以通过后热处理清洁工艺而更容易去除。空间隔离合金可以包括净形状部分上的合金金属层，例如，金属管、杆、线材或其他形式的内径。

衬底表面上的金属层可以包括施加到衬底表面的浆料。所述浆料可以包含金属氧化物粉末、金属还原剂、金属卤化物前体或溶剂。包含金属氧化物粉末的浆料可以针对其化学和流变特性进行优化。增加的流变学控制可以提供更均匀的涂层，包括减少不必要的流变效应如棱纹、层叠或其他缺陷；以及增加衬底表面的表面覆盖率，并且可以导致金属利用率的增加。可以至少基于以下特性来调整浆料组合物用作在衬底表面上沉积金属层的来源：组分的相对浓度、组分的粒径、pH值、离子强度、降低的沉降、浆料屈服强度、浆料粘度和可能影响浆料性能的任何其他特性。

可以根据金属氧化物和金属还原剂之间的金属热还原反应的大形成吉布斯自由能选择金属氧化物和还原金属试剂的配对物。在某些情况下，金属氧化物和还原金属试剂可以经历自发的金属热还原反应。金属热还原反应的形成吉布斯自由能为至少约-50kJ、-100kJ、-150kJ、-200kJ、-250kJ、-300kJ、-350kJ、-400kJ、-450kJ、-500kJ、-550kJ、-600kJ、-650kJ、-700kJ、-750kJ、-800kJ、-850kJ、-900kJ、-950kJ、-1000kJ或大于-1000kJ。金属热还原反应的吉布斯形成自由能不超过约-1000kJ、-950kJ、-900kJ、-850kJ、-800kJ、-750kJ、-700kJ、-650kJ、-600kJ、-550kJ、-500kJ、-450kJ、-400kJ、-350kJ、-300kJ、-250kJ、-200kJ、-150kJ、-100kJ、-50kJ或小于约-50kJ。

在退火之前，可以对浆料涂层衬底进行卷缩。在热处理过程中，可以将浆料涂覆衬底置于蒸馏器中并置于受控气氛中。水可以被清除。可以抽真空以迫使包裹之间的氢气。退火过程可以通过紧卷或松卷退火进行。对浆料层涂覆衬底进行退火可以允许浆料中的元素种类扩散到衬底中或通过衬底。退火后，小于约100wt％、90wt％、80wt％、70wt％、60wt％、50wt％、40wt％、30wt％、20wt％、10wt％或5wt％或更少的元素种类可以扩散到或进入衬底。退火后，至少约5wt％、10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％或至少约90wt％或更多的元素种类可以扩散到衬底或扩散进入衬底中。某些工艺条件可以使约1～5％的元素种类从涂层扩散到衬底中。浆料层中的组分有助于元素种类向衬底扩散。退火过程可以是连续退火过程。退火过程可以是非连续退火过程。浆料涂覆衬底可以经历多个退火过程以增加元素种类的利用率或改变邻近衬底的金属层中元素种类的浓度梯度。

可以大于约0.01℃/s、0.1℃/s、1℃/s、5℃/s、10℃/s、15℃/s、20℃/s、25℃/s或30℃/s或更高的速率加热衬底。可以大于约0.01℃/min、0.1℃/min、1℃/min、5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min或30℃/min或更高的速率加热衬底。可以低于约30℃/分钟、25℃/分钟、20℃/分钟、15℃/分钟、10℃/分钟、5℃/分钟、1℃/分钟、0.1℃/分钟或低于约0.01℃/分钟的速率加热衬底。可以小于约30热/秒、25热/秒、20热/秒、15热/秒、10热/秒、50/秒、10/秒、0.1速/秒、或低于约0.01约/秒或更低的速率加热衬底。已涂覆浆料的衬底可以在至少约0℃、25℃、50℃、75℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃或1300℃或更高的温度下退火。退火温度可以不超过约1300℃、1200℃、1100℃、1000℃、900℃、800℃、700℃、600℃、500℃、400℃、300℃、200℃、100℃、75℃、50℃、25℃或不超过约0℃或更低。退火温度可以为约800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃或1300℃。退火期间的加热温度可以为约800℃至约1300℃，例如，约900℃至约1000℃。退火温度可以为约900℃、925℃、950℃或1000℃。

在加热过程中，基体或含金属层中的铁可以从铁素体转变为奥氏体。发生转变的温度可以称为铁素体-奥氏体转变温度。基体或含金属层的铁素体-奥氏体转变温度可以不超过约1600℃、1500℃、1400℃、1300℃、1200℃、1100℃、1000℃、900℃、8000、7000、6000或不超过约500℃或更低。基体或含金属层的铁素体-奥氏体转变温度可以大于约500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃或1600℃或更高。基体的铁素体-奥氏体转变温度可以为约900℃、1000℃、1100℃、1200℃或1300℃。基体的铁素体-奥氏体转变温度可以为约900℃至约1300℃、约1000℃至约1200℃或约1100℃至约1200℃。

总退火时间可以为约5小时、10小时、20小时、40小时、60小时、80小时、100小时、120小时、140小时、160小时、180小时或约200小时。总退火时间可以为至少约5小时、10小时、20小时、40小时、60小时、80小时、100小时、120小时、140小时、160小时、180小时或约200小时或更长。总退火时间可以小于约200小时、180小时、160小时、140小时、120小时、100小时、80小时、60小时、40小时、20小时、10小时或小于约5小时或更少。包括加热在内的总退火时间可以为约5小时至200小时。例如，总退火时间可以超过约5小时、约20小时、约40小时、约60小时、约80小时、约100小时、约120小时、约140小时、约160小时、约180小时或约200小时或更长。退火过程中的最高温度可以在约1小时至100小时内达到。例如，退火过程中的最高温度可以在约1小时、10小时、20小时、30小时、40小时、50小时、60小时、70小时、80小时、90小时或100小时内达到。退火过程中的最高温度可以在至少约1小时、10小时、20小时、30小时、40小时、50小时、60小时、70小时、80小时、90小时或至少约100小时或更长时间内达到。退火过程中的最高温度可以在不超过约100小时、90小时、80小时、70小时、60小时、50小时、40小时、30小时、20小时、10小时或不超过约1小时或更少的时间内达到。在某些情况下，衬底可以在约950更下退火至少约5小时。在某些情况下，衬底可以在约950在下退火至少约20小时。在某些情况下，衬底可以在约950在下退火至少约40小时。在某些情况下，衬底可以在约900在下退火至少约20小时。在某些情况下，衬底可以在约900在下退火至少约40小时。在某些情况下，衬底可以在约900在下退火至少约60小时。在某些情况下，衬底可以在约900在下退火至少约80小时。

退火气氛可包括气体类如惰性或反应性气体，例如，氢、氦、甲烷、乙烯、氮或氩。退火气氛可包括气体混合物。退火气氛可以是真空。为防止退火过程中元素类的损失，可以向退火气体中添加盐酸。在高温下最小化反应器中含金属层中成分的分压可以保持较低的沉积速率，这对于最小化或阻止柯肯达尔空洞的形成至关重要。在含金属层中添加过多的酸性成分也可能导致涂层设备或衬底的腐蚀。

在退火之后，可以干燥金属层涂层衬底。金属层涂层衬底的干燥可以在真空或接近真空的环境中进行。金属层涂层衬底的干燥可以在惰性气体气氛中进行。惰性气体的示例包括氢、氦、氩、氮或其任何组合。

在退火之后，衬底可以冷却一段时间。冷却时间可以为1小时至100小时。例如，冷却时间可以是至少约1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、15小时、20小时、25小时、30小时、35小时、40小时、50小时、60小时、70小时、80小时、90小时或至少约100小时或更长。冷却时间可以小于约100小时、90小时、80小时、70小时、60小时、50小时、40小时、35小时、25小时、20小时、15小时、10小时、9小时、8小时、7小时、6小时、5小时、4小时、3小时、2小时、或小于约1小时或更少。例如，冷却时间可以为约1小时至约100小时、约5小时至约50小时或约10小时至约20小时。

在热处理过程中，大型物品可能会有热点或冷点，其中，物品的涂层可能均匀但加热不均匀。可以显示热点或冷点，以尽可能均匀地控制合金元素在物品中的扩散。

在退火之后，可以在衬底上形成金属层。所述金属层可以具有选自碳、锰、硅、钒、钛、铌、磷、硫、铝、铜、镍、铬、钼、锡、硼、钙、砷、钴、铅、锑、钽、钨、锌、硅和锆中的至少一种元素类，其中，所述元素类在外层中的浓度变化小于约20wt％、约15wt％、约10wt％、约5wt％、约4wt％、约3wt％、约2wt％、约1wt％或约0.5wt％或更小。所述金属层可以具有选自碳、锰、硅、钒、钛、铌、磷、硫、铝、铜、镍、铬、钼、锡、硼、钙、砷、钴、铅、锑、钽、钨、锌、硅和锆中的至少一种元素类，其中，所述元素类在外层中的浓度变化为至少约0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、10wt％、15wt％或至少约20wt％。所述衬底可以包括与金属层相邻的粘合层。结合层中的元素类的浓度可以降低至少约1.0wt％。金属或合金层的外观可以是均匀的。所述金属或合金层在所述层的至少一部分的表面上可以在外观、重量和厚度上是水平的、恒定的、平滑的和均匀的。金属或合金层可以具有可见的晶界沉淀物。或者，用组合物或通过本文所述方法形成的金属或合金层可以具有少量或很少的晶界沉淀物，这些沉淀物在约10×、50×、100×、250×、500×、1000×或更大放大倍数下可见。

含金属层可以包含金属氧化物。金属氧化物可以包括但不限于Al₂O₃、MgO、CaO、Cr₂O₂、TiO₂、FeCr₂O₄、S1O₂、Ta₂O5或MgCr₂O₄或其组合。金属氧化物可以通过元素金属和热力学稳定性较差的金属氧化物之间的金属热还原反应而在含金属层中形成。可以从其吉布斯生成自由能通过金属氧化物氧化元素金属而降低的配对物中选择元素金属和热力学稳定性较差的金属氧化物的合适配对物。

在退火过程之后，残留物可以残留在衬底上。金属层中的某些成分可以被消耗或移除(例如，沉积在蒸馏容器的壁上)，或其浓度因扩散至或进入衬底而降低。然而，在退火后，以例如粉末等形式存在的其它残余物可以保留在衬底上。所述残余物可以包括来自含金属层的惰性材料。在进一步加工(例如，回火轧制)之前，可以去除这些残留物。可以使用HC1气体吹扫反应以停止反应。用HC1气体吹扫可以形成平坦的外形轮廓。

在靠近衬底形成金属层后，衬底可以具有可测量的晶粒尺寸。晶粒尺寸可以根据美国国际材料试验协会(ASTM)标准进行测量和记录。衬底的晶粒尺寸可以为约ASTM 000、00、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、16、18、19、20、22、23、24、25、26、27、28、39或30。衬底的晶粒尺寸可以大于约ASTM 000、00、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、28、39或30以上。衬底的晶粒尺寸可以不超过约30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13，12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0、00或不超过约000或更小。在某些情况下，金属层的粒度可以为约ASTM 000至约ASTM30、约ASTM 5至约ASTM 16、约ASTM 6至约ASTM 14或约ASTM 8至约ASTM 12。衬底的粒度可以为约ASTM 7至ASTM 9之间。衬底的粒度可以为约ASTM 7。

浆料中的元素类可以降低奥氏体到铁素体的转变温度。衬底中的元素类可以降低奥氏体向铁素体的转变温度。元素类可以不显著改变奥氏体到铁素体的转变温度。在某些情况下，元素类可以提高奥氏体到铁素体的转变温度。可以降低奥氏体向铁素体转变温度的元素类可以是锰、氮、铜或金。

可以测量奥氏体晶粒度和铁素体晶粒尺寸。奥氏体晶粒尺寸与铁素体晶粒尺寸之比可以大于约0.1、0.5、1、2、5或10或更多。奥氏体晶粒尺寸与铁素体晶粒尺寸之比可以小于约10、5、2、1、0.5或0.1或更小。奥氏体晶粒尺寸与铁素体晶粒尺寸之比可以为约0.1、0.5、1、2、5或10。奥氏体晶粒尺寸与铁素体晶粒尺寸之比可以为约1。奥氏体晶粒度与铁素体晶粒度之比可以根据以下方程式计算：

D_γ/D_α＝1+(0.0026+0.053wt％C+0.006wt％Mn+0.009wt％Nb+4.23wt％V*N-0.081et％Ti)*(1.5+α^1/2)*D_γ

式中，D_γ是以μ以表示的奥氏体晶粒尺寸，D_α是以μ以表示的铁素体晶粒尺寸，α是以℃/s表示的冷却速率。

钛当量稳定化量可以根据以下方程式来计算：

Ti当量稳定化量＝wt％Ti-3.42*wt％N-1.49wt％S–4wt％C+0.516wt％Nb。

在不希望受到理论约束的情况下，在金属层中一定量的钛(Ti)当量稳定化量可以形成一个更耐晶界沉淀的层。金属层可以包括至少约0.001 Ti当量、0.005 Ti当量、0.01Ti当量、0.015 Ti当量、0.017 Ti当量、0.02 Ti当量、0.03Ti当量、0.04 Ti当量、0.05 Ti当量、0.06 Ti当量、0.07 Ti当量、0.08 Ti当量、0.09 Ti当量或更多。金属层可以包括小于约0.09 Ti当量、0.08 Ti当量、0.07 Ti当量、0.06 Ti当量、0.05 Ti当量、0.04 Ti当量、0.03Ti当量、0.02 Ti当量、0.017 Ti当量、0.015 Ti当量、0.01 Ti当量、0.005 Ti当量或小于约0.001 Ti当量或更少。

衬底上的金属层中元素金属的含量可以随深度而变化。金属层中元素金属的量可以以一定速率随深度而变化，例如，每微米至少约-0.0001％、每微米至少约-0.001％、每微米至少约-0.01％、每微米至少约-0.05％、每微米至少约-0.1％、每微米至少约-0.5％、每微米至少约-1.0％、每微米至少约-3.0％、每微米至少约-5.0％、每微米至少约-7.0％、或每微米至少约-9.0％或更多。金属层中的金属的量可以以一定速率随深度变化，例如，小于每微米约-9.0％、每微米-7.0％、每微米-5.0％、每微米-3.0％、每微米-1.0％、每微米-0.5％、每微米-0.1％、每微米-0.05％、每微米-0.01％、每微米-0.001％或小于每微米约-0.001％或更小。金属层中元素金属的量可以随深度变化，从每微米约-0.01％到每微米-5.0％或从每微米约-0.01％到每微米-3.0％。

金属层中的元素金属的量可以以一定速率随深度而变化，例如，至少每微米约-0.0001％、每微米-0.001％、每微米-0.01％、每微米-0.05％、每微米-0.1％、每微米-0.5％、每微米-1.0％、每微米-3.0％、每微米-5.0％、每微米-7.0％或至少每微米约-9.0％或更多。金属层中的元素金属的量可以以一定速率随深度而变化，例如，不超过每微米约-9.0％、每微米-7.0％、每微米-5.0％、每微米-3.0％、每微米-1.0％、每微米-0.5％、每微米-0.1％、每微米-0.05％、每微米-0.01％、每微米-0.001％或每微米不超过约-0.0001％或更小。

元素金属可以具有如下浓度：在距离衬底表面小于或等于100微米的深度处的浓度为至少约5wt％、在距离衬底表面小于或等于50微米的深度处的浓度为至少约5wt％、在距离衬底表面小于或等于50微米的深度处的浓度为至少约10wt％、在距离衬底表面小于或等于40微米的深度处的浓度为至少约10wt％、在距离衬底表面小于或等于30微米的深度处的浓度为至少约10wt％、在距离衬底表面小于或等于50微米的深度处的浓度为至少约15wt％、在距离衬底表面小于或等于40微米的深度处的浓度为至少约15wt％、在距离衬底表面小于或等于30微米的深度处的浓度为至少约15wt％、或在距离衬底表面小于或等于10微米的深度处的浓度为至少约15wt％。X射线光电子能谱可用于测量这种量、浓度或随深度变化的重量百分比。

在衬底附近涂覆的金属层可以具有小于约1毫米、约900微米、约800微米、约700微米、约600微米、约500微米、400微米、约300微米、约200微米或约100微米或更小的厚度。

在衬底附近涂覆的金属层可以具有至少约1微米、5微米、10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、200微米、300微米、400微米的厚度，500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或更大的厚度。

在涂覆金属层之前或涂覆金属层之后，可以通过各种技术和仪器确定衬底的性能。例如，技术和仪器包括，例如，粒度计算、扫描电子显微镜(SEM)、扫描电子显微镜/能量色散光谱(SEM/EDS)、微探针分析和恒电位仪测量。

可以测量涂覆金属层后衬底的性能。衬底的性能包括，例如，化学组成、屈服强度、极限抗拉强度和百分比伸长率。

退火之后，衬底基本上没有柯肯达尔空洞。所述层可以在衬底上赋予衬底先前未包含的特性。例如，所述层可以使衬底更硬、更耐磨、更美观、更高电阻性、更少电阻性、更好导热性、更少导热性或其任何组合。此外，所述层可以使衬底中的声速传播更快或更慢。

衬底的屈服强度可以大于约100psi、1ksi(千磅/平方英寸)、2ksi、5ksi、10ksi、15ksi、20ksi、21ksi、22ksi、23ksi、24ksi、25ksi、26ksi，27ksi、28ksi、29ksi、30ksi、31ksi、32ksi、33ksi、34ksi、35ksi、36ksi、37ksi、38ksi、39ksi或大于约40ksi或更高。衬底的屈服强度可以小于或等于约40ksi、39ksi、38ksi、37ksi、36ksi、35ksi、34ksi、33ksi、32ksi、31ksi、30ksi、29ksi、28ksi、27ksi、26ksi、25ksi、24ksi、23ksi、22ksi、21ksi、20ksi、15ksi、10ksi、5ksi、2ksi、1ksi或小于或等于约100psi或更小。衬底的屈服强度可以为约20ksi、21ksi、22ksi、23ksi、24ksi、25ksi、26ksi、27ksi、28ksi、29ksi、30ksi、31ksi、32ksi、33ksi、34ksi、35ksi、36ksi、37ksi、38ksi、39ksi、40ksi、45ksi或约50ksi。

衬底的极限抗拉强度可以大于或等于约30ksi、35ksi、40ksi、45ksi、46ksi、47ksi、48ksi、49ksi、50ksi、51ksi、52ksi、53ksi、54ksi、55ksi、56ksi、57ksi、58ksi、59ksi、60ksi、61ksi、62ksi、63ksi、64ksi、65ksi、66ksi、67ksi、68ksi、69ksi、70ksi、80ksi、90ksi、100ksi或者更高。衬底的极限抗拉强度可以小于或等于约100ksi、90ksi、80ksi、70ksi、60ksi、59ksi、58ksi、57ksi、56ksi、55ksi、54ksi、53ksi、52ksi、51ksi、50ksi、49ksi、48ksi、47ksi、46ksi、45ksi、44ksi、43ksi、42ksi、41ksi、40ksi、35ksi或小于或等于约30ksi。衬底的极限抗拉强度可以为约30ksi、35ksi、40ksi、45ksi、46ksi、47ksi、48ksi、49ksi、50ksi、51ksi、52ksi、53ksi、54ksi、55ksi、56ksi、57ksi、58ksi、59ksi、60ksi、61ksi、62ksi、63ksi、64ksi、65ksi、66ksi、67ksi、68ksi、69ksi、70ksi、80ksi、90ksi、100ksi或更高。

衬底可以表现出伸长率百分比、测量的最大伸长率除以原始测量长度、或涂覆钢衬底前后的断裂之前的距离之差。伸长率可以为约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。在某些情况下，百分比伸长率可以为约20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％。在某些情况下，百分比伸长率可以大于约5％、10％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或大于约100％或更高。在某些情况下，百分比伸长率可以小于约100％、90％、80％、70％，60％、50％、40％、39％、38％、37％、36％、35％、34％、33％、32％、31％、30％、29％、28％、27％、26％、25％、24％、23％、22％、21％、20％、10％或小于约5％或更小。

衬底可以表现出Ti/Nb稳定性。在某些情况下，Ti/Nb稳定性可以大于或等于约0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014、0.015、0.016、0.017、0.018、0.019、0.020、0.021、0.022、0.023、0.024、0.025、0.026、0.027、0.028、0.029、0.030、0.040或更大。在某些情况下，Ti/Nb稳定性可以小于或等于约0.040、0.030、0.029、0.028、0.027、0.026、0.025、0.024、0.023、0.022、0.021、0.020、0.019、0.018、0.017、0.016、0.015、0.014、0.013、0.012、0.011、0.010、0.009、0.008、0.007、0.006、0.005、0.004、0.002或更小。在某些情况下，Ti/Nb稳定性可以为约0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014、0.015、0.016、0.017、0.018、0.019、0.020、0.021、0.022、0.023、0.024、0.025、0.026、0.027、0.028、0.029、0.030或更高。

可以使用任何合适的分析技术测量衬底、浆料、浆料成分或金属层的组成。测量可以包括量、浓度或重量百分比、厚度或其他尺寸、组成和/或结构随深度的变化、以及晶粒尺寸。示例性分析技术可以包括但不限于辉光放电质谱、微探针分析、恒电位仪测量、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、能量色散X射线能谱和电子能量损失谱可以用于测量此类量、浓度或重量百分比随深度的变化。

涂有金属层的衬底的其他特性如以下专利申请中所述的：美国专利公开号2013/0171471；美国专利公开号2013/0309410；美国专利公开号2013/025222；美国专利公开号2015/0167131；美国专利公开号2015/0345041；美国专利公开号2015/0345041号；美国专利公开号2016/0230284，以上每项均通过引用方式全部并入本文。

当拉伸、伸展或两者兼而有之时，可以改变钢的化学性质以提高成形性能和材料性能。钢的可成形性可以通过塑性应变比来测量，通常称为朗克福德系数r-bar、r_m，或此处称为r值。r值可以被定义为板材平面内的塑性应变与量规或板材厚度的塑性应变之比。r值可以被计算为：

其中R₀、R₄₅和R₉₀是相对于板材方向的塑性应变比。

钢的r值可以通过控制钢的化学性质和组成来改变，以产生高度可成形的钢组合物。普通无间隙钢的r值可以在约1.4和1.8之间。改性钢的r值可以超过约2。在一些实施方式中，钢的r值可以超过约2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8或超过约4.0或更高。改性钢的r值可以不超过约4.0、3.8、3.6、3.4、3.2、3.0、2.8、2.6、2.4或不超过约2.2或更小。

可以采用多种化学方法来提高高可成形钢组合物的r值。可以选择钢的化学性质量以在钢退火之前增加晶粒钉扎颗粒的总掺入量。在一些实施方式中，晶粒钉扎颗粒的存在抑制了退火过程中晶粒尺寸增大的形成。可以使用化学计量过量的钛(Ti)。这种过量的Ti可以允许在高温下形成TiC。TiC可以用于高温下的晶粒钉扎。无间隙钢也可以使用更多的锰和少量的TiN、AIN、NbC、NbN或其他成分，这些成分在高温下既可以作为晶粒钉扎，也可以作为间隙元素粘合剂。无间隙钢可以包含与实施方式7中所列组成相似的组成。

制造高可成形钢组合物的方法可以包括几个中间过程。钢可以根据上述化学组成。无间隙钢可以经历细晶粒处理以产生细小初晶粒。可以使用冷还原以获得光滑表面和控制晶粒尺寸。冷还原后，后续处理步骤可以包括高温退火方法。高温退火可以包括在高于约900℃的温度下退火。退火温度可以超过约950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1500℃或更高。退火温度可以不超过约1500℃、1450℃、1400℃、1350℃、1300℃、1250℃、1200℃、1150℃、1100℃、1050℃、1000℃或不超过约950℃或更低。退火温度可以允许钢从铁素体相转变为奥氏体相。无间隙钢的选择组成可以阻止晶粒生长。稳定的等级可以防止应变时效，并可以改善用于进一步加工的钢材可成形性。

高成型钢组合物可以具有可测量的晶粒尺寸。晶粒尺寸可以根据美国国际材料试验协会(ASTM)标准进行测量和记录。衬底的晶粒尺寸可以大于约ASTM 000、00、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、39或30或更高。高成型钢组合物的晶粒尺寸可以大于ASTM 000、00、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、39或30或更高。高度可成形的钢组合物的晶粒尺寸可以不超过约30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0、00或不超过约000或更小。在一些实施方式中，金属层可以具有以下晶粒尺寸：约ASTM 000至约ASTM 10、约ASTM 000至约ASTM 15、约ASTM 000至约ASTM 20、约ASTM 000至约ASTM 25、约ASTM 000至约ASTM 30、约ASTM 5至约ASTM 16、约ASTM 5至约ASTM 18、约ASTM 5至约ASTM 20、约ASTM 5至约ASTM 22、约ASTM 5至约ASTM24、约ASTM 5至约ASTM 26、约ASTM 5至约ASTM 28、约ASTM 5至约ASTM 30、约ASTM 6至约ASTM 16、约ASTM 6至ASTM 18、约ASTM 6至ASTM 20、约ASTM 6至ASTM 22、约ASTM 6至ASTM24、约ASTM 6至ASTM 26、约ASTM 6至ASTM 28、约ASTM 6至ASTM 30、约ASTM 7至ASTM 16、约ASTM 7至ASTM 18、约ASTM 7至ASTM 20、约ASTM 7至ASTM 22、ASTM 7至约ASTM 24、约ASTM7至约ASTM 26、约ASTM 7至约ASTM 28、约ASTM 7至约ASTM 30、约ASTM 8至约ASTM 16、约ASTM 8至约ASTM 18、约ASTM 8至约ASTM 20、约ASTM8至约ASTM 22、约ASTM 8至约ASTM 24、约ASTM 8至约ASTM 26、约ASTM 8至约ASTM 28、约ASTM 8至约ASTM 30、约ASTM 9至约ASTM16、约ASTM 9至约ASTM 18、约ASTM 9至约ASTM 20、约ASTM 9至约ASTM 22、约ASTM 9至约ASTM 24、约ASTM 9至约ASTM 26、约ASTM 9至约ASTM 28、约ASTM 9至约ASTM 30、约ASTM 10至约ASTM 16、约ASTM 10至约ASTM 18、约ASTM 10至约ASTM 20、约ASTM 10至约ASTM 22、约ASTM 10至约ASTM 24、约ASTM 10至约ASTM 26、约ASTM 10至ASTM 28、约ASTM 10至ASTM30、约ASTM 15至ASTM 20、约ASTM 15至ASTM 25、约ASTM 15至ASTM 30、或ASTM 20至ASTM30。高成型钢组合物的晶粒尺寸可以介于ASTM 7至ASTM 9之间、ASTM 6至ASTM 14之间或ASTM 8至ASTM 12之间。高成型钢组合物的晶粒尺寸可以为ASTM 7、ASTM 8、ASTM 9、ASTM10、ASTM 11、ASTM 12、ASTM 13、ASTM 14、约ASTM 15、约ASTM 16、约ASTM 17、约ASTM 18、约ASTM 19、约ASTM 20、约ASTM 21、约ASTM 22、约ASTM 23、约ASTM 24、约ASTM 25、约ASTM26、约ASTM 27、约ASTM 28、约ASTM 29或约ASTM 30。

本文所述的衬底、金属层和包含金属层的组合物可以用于任何处理方法或一系列处理方法中。衬底、金属层和组合物可以在含金属层沉积之前、期间和/或之后的附加处理方法中使用。衬底、金属层和组合物可以在金属层退火之前、期间和/或之后的附加处理方法中使用。包含金属层的组合物可以提供用于后续加工步骤的增强性能(例如，可成型性、可加工性、改进的导热性)。在形成金属层后具有增强性能的组合物可以有利于各种应用，例如，电气合金、电子合金、高温合金、高强度合金、耐腐蚀合金、建筑合金、结构合金、消费品合金、电器级合金、工业合金、生物医学级合金、军事级合金、海事级合金、航空级合金、运输级合金、美学合金和汽车级合金。

衬底、金属层或包含金属层的组合物可以在金属层沉积之前、期间和/或之后经历任何加工方法。示例性加工可以包括但不限于成形、软或硬工具、紧固以及接缝或切割边缘保护。示例性成形、软或硬模具加工可以包括伸展或拉伸成形、再冲压、碰撞成形、旋转成形、滚压成形、液压成形、CNC成形、翻边、卷曲、卷边、热冲压、挤压和锻造。示例性紧固加工可以包括肘节锁紧、弓形锁紧、点焊、钎焊、棒焊、电弧焊、MIG焊、TIG焊、乙炔气焊、电阻焊、超声波焊、摩擦焊、激光焊、等离子焊、锁边、铆接、热锻和化学粘合(例如，胶水或环氧树脂连接)。示例性接缝或切割边缘保护加工可以包括热浸镀锌、电镀锌、铝或渗铝、铝硅化、冷喷涂(例如，铝、所有等级的不锈钢、锌、镀锌、镍)、热喷涂或等离子喷涂(例如，铝、所有等级的不锈钢、锌、镀锌、镍、铜、青铜)、覆层和液体涂层(例如，油漆、UV固化、聚合物油漆)。

包含金属层的衬底或组合物可以形成一个或多个部件、零件或组件。包含金属层的部件、零件或组件可以用于任何合适的应用，包括但不限于汽车、航空、运输、海军工、电器、建筑、工业、电气、生物医学、军事、消费、美学、电子和结构应用。汽车应用可以包括汽车燃油箱、外露车身板(例如，车门、发动机罩和挡泥板)、排气部件(例如，消音器、催化转化器壳体、排气管、隔热板)和未外露车身板(例如，仪表板、车门内衬、轮罩内衬)。设备应用可以包括暴露的面板(例如，室外门、通风罩、防溅罩)和未暴露的面板(例如，洗碗机内面板、热水器水箱)。建筑和结构应用可以包括建筑镶板、流量管、管道、梁、铰链、板和紧固件。电气应用可以包括电动机叠片、发电机叠片和电力变压器铁芯叠片。

计算机系统

本发明提供了编程以实现本发明方法的计算机系统。图4示出了计算机控制系统401，该计算机控制系统被编程或以其他方式被配置为产生浆料和/或将浆料涂层涂覆到衬底上。计算机控制系统401可以调节本发明方法的各个方面，例如，生产浆料的方法和将浆料涂层涂覆到衬底的方法。计算机控制系统401可以在用户的电子设备或相对于电子设备远程定位的计算机系统上实现。电子设备可以是移动电子设备。

计算机系统401包括中央处理单元(CPU，这里也称为“处理器”和“计算机处理器”)405，其可以是单核或多核处理器或用于并行处理的多个处理器。计算机控制系统401还包括存储器或存储器单元410(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存)、电子存储单元415(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口420(例如，网络适配器)以及外围设备425如高速缓存、其他存储器、数据存储器和/或电子显示适配器。存储器410、存储单元415、接口420和外围设备425通过诸如主板的通信总线(实线)与CPU 405通信。存储单元415可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据存储库)。计算机控制系统401可以借助通信接口420操作地耦合到计算机网络(“网络”)430。网络430可以是因特网、因特网和/或外联网，或者与因特网通信的内联网和/或外联网。在某些情况下，网络430是电信和/或数据网络。网络430可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现分布式计算如云计算。在某些情况下，借助于计算机系统401，网络430可以实现对等网络，其可以使耦合到计算机系统401的设备充当客户端或服务器。

CPU 405可以执行一系列机器可读指令，这些指令可以体现在程序或软件中。这些指令可以存储在存储单元如存储器410。这些指令可以定向到CPU 405，CPU 405随后可以编程或以其他方式配置CPU 405以实现本公开的方法。CPU 405执行的操作的示例可以包括获取、解码、执行和写回。

CPU 405可以是电路的一部分如集成电路。电路中可以包括系统401的一个或多个其他部件。在某些情况下，该电路是专用集成电路(ASIC)。

存储单元415可以存储文件，例如，驱动器、库和保存的程序。存储单元415可以存储用户数据，例如，用户偏好和用户程序。在某些情况下，计算机系统401可以包括计算机系统401外部的一个或多个附加数据存储单元，例如，位于通过内部网或因特网与计算机系统401通信的远程服务器上。

计算机系统401可以通过网络430与一个或多个远程计算机系统通信。例如，计算机系统401可以与用户的远程计算机系统通信(例如，控制浆料涂布衬底的制造的用户)。远程计算机系统的示例包括个人计算机(例如，便携式PC)、平板电脑或平板电脑(如iPad、Galaxy Tab)、电话、智能手机(如iPhone、支持Android的设备、)或个人数字助理。用户可以经由网络430访问计算机系统401。

本文所述的方法可以通过存储在计算机系统401的电子存储单元上的机器(例如，计算机处理器)可执行代码来实现，例如，存储在存储器410或电子存储单元415上。可以以软件的形式提供机器可执行代码或机器可读代码。在使用期间，该代码可以由处理器405执行。在某些情况下，该代码可从存储单元415检索并存储在存储器410上，以供处理器405随时访问。在某些情况下，可以排除电子存储单元415，并且将机械可执行指令存储在存储器410上。

代码可以预编译并被配置为与具有适于执行代码的处理器的机器一起使用，或者可以在运行时编译。代码可以用编程语言提供，可以选择编程语言以使代码以预编译或编译方式执行。

本文提供的系统和方法的方面，例如，计算机系统401，可以在编程中体现。该技术的各个方面可以被认为是典型地以机器(或处理器)可执行代码和/或在一种机器可读介质中承载或体现的相关数据的形式的“产品”或“制品”。机器可执行代码可以存储在电子存储单元上，例如，存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪存)或硬盘。“存储”型介质可以包括计算机、处理器等的任何或所有有形存储器；或其相关模块，例如，各种半导体存储器、磁带机、磁盘驱动器等，其可以随时为软件编程提供非暂时性存储。软件的全部或部分有时可以通过因特网或各种其他电信网络进行通信。例如，这种通信可以使得能够将软件从一台计算机或处理器加载到另一台计算机或处理器，例如，从管理服务器或主机加载到应用服务器的计算机平台。因此，可以承载软件元素的另一种类型的媒体包括光波、电波和电磁波，例如，通过有线和光纤陆地线网络以及各种空中链路跨本地设备之间的物理接口使用。携带这种波的物理元件，例如，有线或无线链路、光链路等，也可以被视为承载软件的介质。如本文所使用的，除非限于非暂时性、有形的“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”之类的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。

因此，机器可读介质，例如，计算机可执行代码，可以采取多种形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，例如，任何计算机中的任何存储设备等，例如，可用于实现附图中所示的数据库等。易失性存储介质包括动态存储器，例如，这种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括构成计算机系统内总线的电线。载波传输介质的形式可以是电信号或电磁信号，或声波或光波，例如，在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的声波或光波。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘、软盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡纸带、任何其他具有孔图案的物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、闪存-EPROM、任何其他存储芯片或盒带、传输数据或指令的载波、传输此类载波的电缆或链路、或计算机可从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。这些形式的计算机可读介质中的许多可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器以执行。

计算机系统401可以包括电子显示器435，或与电子显示器435通信，电子显示器435包括用户界面(UI)440，用于提供例如用于生产浆料和/或将浆料施涂于衬底的参数。UI的示例包括但不限于图形用户界面(GUI)和基于web的用户界面。

本发明的方法和系统可以通过一个或多个算法实现。算法可以在中央处理单元405执行时通过软件实现。该算法可以例如调节浆料的混合剪切速率、添加到浆料混合物中的每种成分的量以及将成分添加到浆料混合物中的顺序。作为另一个示例，该算法可以调节浆料施涂到衬底上的速度以及将浆料施涂到衬底上的涂层数量。

实施例

实施例1

在实施例中，在混合所得溶液时通过添加到混合室中来形成浆料。改变添加到浆料中的水量以形成许多种浆料，并且记录由此对浆料性质的影响。接下来，通过辊涂工艺将浆料施涂到衬底上。然后将该浆料在约200℃下退火约2小时。然后将浆料干燥至完全，干燥时间为约2小时至约100小时或更长。镀铬物品表面附近的气氛可以低于约-20℉的露点。

实施例2

在另一实施例中，衬底以约10℃/min的速率加热至约500℃。温度保持恒定约2小时，在此期间在衬底附近沉积含金属层。然后所述衬底以约10℃/min的速率被加热至约950℃。退火过程中该温度保持不变。在约30小时之后，以约5℃/min的速率将衬底冷却至室温。在整个过程中，氩气流量是恒定的。

实施例3

在另一实施例中，衬底经历热循环方案。衬底以约10℃/min的速率被加热至约500℃。温度保持恒定约2小时，在此期间，在衬底附近沉积含金属层。然后所述衬底以约10℃/min的速率被加热至约925℃，并将温度保持恒定约30分钟。所述衬底以约5℃/min的速率被加热至约500℃，其中温度保持恒定约30分钟。再次加热衬底，以约5℃/min的速率加热至约925℃，在恒定温度下保持约30分钟，然后以约5℃/min的速率冷却至约500℃，并且温度保持恒定约30分钟。所述衬底在另一个循环中再次加热和冷却。将衬底加热至约925℃，然后以约5℃/min的速率将衬底冷却至室温。在整个过程中，氩气流量是恒定的。

实施例4

在另一实施例中，提供了衬底，其包括碳、硅、锰、钛、钒、铝和氮。在实施例中，衬底具有以下成分(单位为wt％)：

实施例5

在另一实施例中，提供了衬底，其包括碳、硅、锰、钛、钒、铝和氮。在实施例中，衬底具有以下成分(单位为wt％)：

衬底MC-25包含约0.089wt％的铌。所获得的合金层几乎没有观察到晶界沉淀，如图3所示的。使用该合金层观察到较少的孔隙形成。这种不锈钢合金层提高了衬底的耐腐蚀性、所希望的效果。

实施例6

在另一实施例中，形成衬底并显示以下性能：

实施例7

在另一实施例中，形成衬底并显示以下性能：

合金的铌重量百分比计算如下：

Nb wt％＝(0.017-(Ti wt％-3.42*N wt％-1.49*S wt％-4*C wt％))/0.516

选择衬底化学，使得其计算出的稳定性为0.017或更高，其中稳定性按照如下来计算：

稳定性＝Ti wt％-3.42*N wt％-1.49^*S wt％-4*C wt％+0.516*Nb wt％.。

实施例8

在另一实施例中，形成衬底并且显示以下构成金属和其他元素的组成(以wt％测量)：

实施例9

在另一实施例中，对示例8中列出的衬底进行热机械试验，以确定其r值。测试结果如下：

实施例10

在另一实施例中，通过将MgCr₂O₄粉末和MgCl₂粉末在水中混合在一起来形成浆料悬浮液。对MgCr₂O₄粉末和MgCl₂粉末进行筛分，使其粒径在约0.1～10μm。MgCr₂O₄粉和MgCl₂粉的干重百分比分别为约95％和5％。混合MgCr₂O₄粉末和MgCl₂粉末四小时之后，向悬浮液中添加铝粉。铝粉经过筛分，使其通过325目筛网。将铝混合到浆料粉末中，使其与氧化物粉末的原子比为约1.0。将含有铝粉的浆料混合物立即辊涂到金属板的表面。然后衬底以约10℃/min的速率加热至约950℃。退火过程中温度保持不变。约30小时后，以约5℃/min的速率将衬底冷却至室温。在整个过程中，氩气流量是恒定的。退火后，金属衬底经历清洗过程，以从衬底表面去除Al₂O₃。

实施例11

在另一实施例中，衬底的组成显示出高达80％的屈服强度和高达50％的拉伸强度。在某些情况下，形成衬底并显示构成金属和其他元素的如下组成(以wt％测量)：

实施例12

在另一实施例中，对实施例11中列出的衬底进行热机械试验，以确定其Ti/Nb稳定性、屈服强度、极限拉伸强度和伸长率。测试结果如下：

本文中的材料、装置、系统和方法，包括材料组合物(例如，材料层)，可以与其他材料、装置、系统和方法(包括材料组合物，例如，美国专利公开号2013/0171471；美国专利公开号2013/0309410；美国专利公开号2013/025222；美国专利公开号第2015/0167131；美国专利公开号2015/0345041；以及专利合作条约申请号PCT/US2016/017155中所述的材料组合物)组合或由其改性，上述每篇专利公开均通过引用全部并入本文。

虽然本发明的优选实施方式已在本文中展示和描述，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些实施方式仅作为实施例来提供。本发明不受说明书中提供的具体实施例的限制。虽然已经参考前述说明书描述了本发明，但是本文实施方式的描述和图示并不意味着在限制意义上进行解释。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员将发生许多变化、改变和替换。此外，应理解的是，本发明的所有方面不限于具体描述，本文所述的配置或相对比例取决于各种条件和变量。应当理解的是，在实施本发明时可以采用本文所述的本发明实施例的各种替代方案。因此，可以预期本发明还应涵盖任何此类替代、修改、变化或等效物。以下权利要求旨在定义本发明的范围，并由此涵盖这些权利要求及其等效物范围内的方法和结构。