哈氏合金層
哈氏合金是一項(xiàng)適合未來(lái)工業(yè)發(fā)展要求的一項(xiàng)新技術(shù)，它易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、低污染、低成本的實(shí)用技術(shù)，其重要功能是提供耐磨及防腐兼?zhèn)涞姆雷o(hù)層。哈氏合金層常應(yīng)用在以下基本材料上：鋼和鐵占71%，鋁及鋁合金上占20%，工具鋼及高合金鋼上占6%，其他材料上占3%。哈氏合金之所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，是其優(yōu)異的性能所決定的。    
       哈氏合金的性能優(yōu)點(diǎn)：
1、鍍層的光亮度
與淡黃色的電鍍鎳相比，大多數(shù)哈氏合金層為銀白色，具有優(yōu)良的耐變色性能，亮度可以保持更長(zhǎng)時(shí)間。近的研究表明，哈氏合金的光亮度好具有更強(qiáng)的抗變色能力。
2、鍍層的硬度
電鍍硬鉻層的硬度為960HV，在加熱時(shí)，硬度急劇下降。而哈氏合金層是一種耐熱鍍層，適合于摩擦生熱的情形下使用，而電鍍硬鉻層只能適合用于常溫下使用，
3、耐磨性能
哈氏合金層擁有較好的自潤(rùn)滑性能，我公司為讓哈氏合金鍍層擁有較高的硬度，在處理哈氏合金層時(shí)加入硬度極高的鎢合金離子，形成多元素哈氏合金層，其耐磨性能大幅提高。
4、耐腐蝕性能
哈氏合金是一種均勻的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，它不存在晶界、位錯(cuò)、層錯(cuò)之類(lèi)的缺陷，且各基體結(jié)合致密，腐蝕介質(zhì)難于通過(guò)結(jié)合界面而侵蝕到基體金屬，耐腐蝕性非常好。另外，哈氏合金幾乎不受海水、鹽水、淡水的侵蝕。在HCL和硫酸中的耐磨腐蝕性比不銹鋼要好，它能耐多種介質(zhì)的侵蝕，例如高濃度燒堿、硫化氫、乳酸等。
5、應(yīng)用范圍
應(yīng)用哈氏合金廣的是真空泵制造業(yè)，鋼鐵制造的球閥，哈氏合金層25—50um時(shí)，可提高耐蝕性，其使用壽命延長(zhǎng)1倍以上。碳鋼緊固件鍍上25—50um厚的哈氏合金層，可代替不銹鋼件。經(jīng)哈氏合金保護(hù)的各類(lèi)泵閥，壽命長(zhǎng)達(dá)4年以上，同樣未加保護(hù)的泵閥的壽命只有6個(gè)月。中原油田對(duì)管道、閥門(mén)和泥漿泵等部位進(jìn)行合金催化，從而使這些零件具有抗HCL腐蝕的能力，大大提高其使用壽命。
6、元素合成
多元素的哈氏合金層是由三種以上元素所組成的鎳基合金，能提高合金的性能，具有很好的發(fā)展?jié)摿Αｅ儗拥挠捕?、耐磨性、耐蝕性、磁性和熱學(xué)性能可用Cu、W、Mo、Sn、Cr和Co等元素進(jìn)行改進(jìn)。

哈氏合金的研究方向： 

磨損是相互接觸的物體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表層材料不斷因摩擦發(fā)生損耗轉(zhuǎn)移或者產(chǎn)生殘余變形的過(guò)程。它使零部件的表面形狀與尺寸遭到緩慢而連續(xù)的破壞，從而降低其精度、可靠性與效率，直至破壞，是零部件失效的一種基本類(lèi)型。目前，全球每年為更換由于磨損而報(bào)廢的零部件所需的費(fèi)用就十分可觀。而對(duì)于報(bào)廢的零部件，其絕大部分還是完好的，僅表層局部區(qū)域遭受破壞。因此，磨損導(dǎo)致的材料、能源等的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。有資料顯示，全球 70％以上的設(shè)備損壞是由各種形式的磨損引起的。其中，發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)電設(shè)備，由于摩擦磨損，每年的損失在千億美元以上。我國(guó)每年因摩擦損耗造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也在上千億元人民幣以上，僅磨料磨損每年就要消耗 300 多萬(wàn)噸的金屬耐磨材料。因此，機(jī)械設(shè)備使用壽命期內(nèi)的減摩、抗磨工作具有節(jié)能節(jié)材和充分利用資源等巨大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的重視。

提高零部件耐磨性，降低磨損的直接、簡(jiǎn)便的方法是直接采用高性能耐磨材料制造各種設(shè)備及其零部件，以獲得優(yōu)異的表面防護(hù)效果。但是，這是非常不經(jīng)濟(jì)，甚至不可行的。磨損通常僅發(fā)生在零部件表層局部區(qū)域，基體部位還是要求具有一定的強(qiáng)度與韌性。因此，研究開(kāi)發(fā)材料的表面處理技術(shù)具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。原先，工業(yè)上通常是在易磨損件表面電鍍硬鉻，以提高其耐磨性能。但是，六價(jià)鉻有劇毒，對(duì)人體、環(huán)境的危害極大，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已基本上被禁止使用。盡管現(xiàn)在又開(kāi)發(fā)出了三價(jià)鉻電鍍工藝，但它還是具有一定的環(huán)境毒性。總之，在倡導(dǎo)“綠色生產(chǎn)”的今天，取消鍍鉻工藝已是一種趨勢(shì)。當(dāng)前研究表明，由于硬質(zhì)顆粒的存在，硬度和耐磨性能等有很大提高，有可能代替鍍鉻，在減摩、耐磨領(lǐng)域具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景[1]。

哈氏合金復(fù)合圖涂層是在化學(xué)鍍基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種表面處理工藝。它是在工作藥劑中加入不溶性固體顆粒，使之均勻夾雜到金屬鍍層中，從而獲得各種具有不同物理化學(xué)性能的復(fù)合涂層。哈氏合金復(fù)合涂層繼承了化學(xué)鍍均鍍、深鍍能力好，鍍層致密、均勻，施鍍簡(jiǎn)便，便于在各種材料上應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在工作藥劑中添加不同類(lèi)型顆粒，可以獲得具有不同性能的復(fù)合鍍層， 如高硬耐磨、自潤(rùn)滑、耐腐蝕等。作為一種新型金屬基復(fù)合材料，哈氏合金涂層在要求高速高溫低磨損、低摩擦系數(shù)、高溫抗氧化等零部件表面的應(yīng)用表明，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于化學(xué)鍍層。

哈氏合金涂層具有基質(zhì)金屬與復(fù)合顆粒兩類(lèi)物質(zhì)的綜合性能。因此，在保持原有基質(zhì)金屬鍍層性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)在涂層中復(fù)合各種微細(xì)顆粒，既能強(qiáng)化原有涂層的性能，又可對(duì)涂層進(jìn)行改性，使復(fù)合涂層的性能具有相當(dāng)大的自由度。大量研究表明，復(fù)合顆粒的存在改變了涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能，特別是鍍層的硬度、摩擦系數(shù)、耐磨性等，這主要是由于：（1）微細(xì)顆粒與金屬基質(zhì)復(fù)合，會(huì)顯著提高基質(zhì)金屬的強(qiáng)度和硬度；（2）微細(xì)顆粒彌散分布在復(fù)合涂層中，提高了整個(gè)鍍層的塑性變形抗力，起分散強(qiáng)化作用；（3）熱處理過(guò)程中，哈氏合金涂層本身就具有沉淀硬化和彌散強(qiáng)化雙重強(qiáng)化作用，使鍍層具有較高的強(qiáng)度和硬度；（4）硬質(zhì)顆粒屈服極限大，抗壓，起支撐作用，能顯著增強(qiáng)復(fù)合涂層的耐磨性能；（5）低強(qiáng)度顆粒（多是層狀結(jié)構(gòu)，剪切強(qiáng)度低，容易滑移）主要起潤(rùn)滑減摩作用，從另一方面降低復(fù)合涂層的磨損。

當(dāng)前，隨著航空航天、機(jī)械、汽車(chē)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)機(jī)械零部件耐磨性能的要求越來(lái)越高。因此，具有優(yōu)異耐磨性能的化學(xué)復(fù)合鍍層必將應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域并取代電鍍鉻等工藝，提高機(jī)械設(shè)備和零部件的使用壽命，終做到節(jié)能節(jié)材和充分利用資源，實(shí)現(xiàn)“綠色生產(chǎn)”。 

由于鍍覆簡(jiǎn)便，哈氏合金涂層在高性能復(fù)合材料的制備工藝中具有很大的優(yōu)勢(shì)，在石油化工、航空航天、汽車(chē)和機(jī)械等各工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)，哈氏合金層研究工作也有一定的基礎(chǔ)，主要工作都集中在耐磨、自潤(rùn)滑減摩復(fù)合鍍層等方面。

高硬耐磨復(fù)合涂層在當(dāng)前的研究中占有重要位置，并已取得初步成果。研究認(rèn)為， 硬質(zhì)顆粒彌散分布在復(fù)合涂層中，當(dāng)復(fù)合涂層與另一滑動(dòng)面相接觸時(shí)，磨損將持續(xù)到硬質(zhì)顆粒暴露出來(lái)承受載荷為止，從而提高了表面的耐磨能力。因此，哈氏合金復(fù)合涂層的耐磨性能與分散顆粒的硬度有關(guān)，即顆粒硬度越高，復(fù)合鍍層的硬度越高，耐磨性能也就越好。 

當(dāng)前，隨著航空航天、海洋、化工、冶金、汽車(chē)以及原子能等工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)材料性能提出了越來(lái)越高的要求，現(xiàn)有的單質(zhì)材料已很難滿(mǎn)足性能的綜合要求和高指標(biāo)要求哈氏合金復(fù)合涂層正是其中一種可以用來(lái)制備復(fù)合材料的簡(jiǎn)便工藝，具有廣闊的應(yīng)用前景。

哈氏合金復(fù)合涂層利用現(xiàn)有的工藝，在工作藥劑中加入不溶性第二相顆?；蚶w維，并使之均勻復(fù)合到基質(zhì)金屬中，從而獲得各種具有不同物理、化學(xué)性能的復(fù)合涂層。它在保持原有基質(zhì)金屬鍍層性能的基礎(chǔ)上，輔以復(fù)合相的特性，既強(qiáng)化了金屬鍍層的性能，又對(duì)原鍍層性能進(jìn)行了改性。通過(guò)改變基質(zhì)金屬和分散顆粒，可以獲得各種具有高硬度、高耐磨、自潤(rùn)滑、高耐熱、耐腐蝕和特殊裝飾性等優(yōu)異性能的化學(xué)復(fù)合鍍層。 

見(jiàn)圖