等離子氮化和氣體氮化已經是諸如

航空、機械工程、汽車、安全技術

及其他諸多行業必不可少的工藝過程。為了滿足鋼鐵材料表面處理技術穩定增長的要求並不斷提高其在技術上的

領先地位

，熱必科（RUBIG）不斷加強其在裝置領域和工藝技術領域的深入研究與開發。作為氮化專家，

熱必科(RUBIG)製造氣體氮化和等離子氮化裝置

，以便實現特定工藝的優勢最大化，併為客戶的應用提供量身定製的解決方案。為滿足客戶的需求，

熱必科(RUBIG)致力於最佳化裝置和工藝，並開發出了獨具特色的工藝產品

，例如

垂直鐘形

或

坑式爐系統，水平爐膛裝置

等，以及專門開發的工藝變更。

新挑戰

“除了提高填充率（即一次性允許裝載的、可同時氮化的最大零件數量）、降低單個零件成本、增強裝置對零件溫度的直接控制外，事實證明，

能源效率的提高也變得越來越重要

。”熱必科（RUBIG）工業爐公司董事總經理

Thomas Müller

說道。這個趨勢正在轉化使用

更經濟的等離子氮化技術

。

因此，等離子技術進一步發展的主要原因是因為其效率和

環境友好型

。這家位於奧地利的家族企業已經成功地大大降低了等離子氮化工藝的能源需求，從而大大減輕了環境負擔。然而，氣體氮化技術的使用在當下以及未來都將在許多應用領域中扮演十分重要角色。因此，熱必科（RUBIG）已經在尋求減少環境影響和排放水平的解決方案。

經濟優勢——環境影響評估的真例項

此環境影響評估的主要目標是將傳統的氣體氮化技術與較新的等離子氮化技術進行比較，以

分析和評估零件的整個生產過程

。選定的研究調查了工序對環境的影響，並從環境角度審查了競爭能力。

考慮到要對過程進行復雜檢查的目標，分析中還包括了每種方法的

潛在加工過程

（例如原材料和能源供應）。同時，由於Bell（1）的研究並沒有將零件的清潔考慮在內，因此本文也沒有將零件的清潔考慮在內，因此有必要在實施這兩個工藝之前將零件清洗乾淨。同樣，被研究的部件本身也不是研究的主題，因為對這兩種方法、氮化裝置的運輸和基礎設施以及之前的過程來說，被研究的部件都是一樣的。

被研究部件是一種用等級為42CrMo4的材料製成的耦合裝置，它的氮化被當作一個函式。作為函式單位，其定義“氮化體積”（氮化體積［kg］ ＝部分密度×氮化深度×氮化表面積）。所使用的等離子氮化裝置的容積為1。4立方米，為大約的可容納體積。500顆車輛耦合裝置，利用率約為80％。相比之下，所研究的氣體氮化裝置的容積為1。1立方米，每次裝料只能裝約340件，氮化利用率約為70％。

為了驗證結果，將其與Tom教授和Bell教授（1）進行的一項研究進行比較，該研究還涉及

碳氮共滲工藝的環境評估

。這項研究已經表明，與氣體碳氮共滲工藝相比，等離子碳氮共滲工藝的氣體消耗量以及排放水平要低得多。

從圖2中可以看出，按標準裝載容量（500顆汽車耦合裝置）的標準進行氮化實驗，透過比較等離子氮化和氣體氮化工藝每功能單元的耗氣量［m3/fE］以及每小時耗氣量［m3/h］，可得出等離子氮化的耗氣量減少了4-6倍。透過與Bell的值（每小時的氣體消耗量和氮氧化物的排放量）進行比較，等離子氮化工藝的NOx、CO和CO2汙染氣體的排放量實際減少了約250至2200倍。透過比較，我們可以立即認識到，在等離子氮化的情況下，輸入和輸出端的質量流量都相當低，

這樣的輸入和輸出組合可限制工藝對環境的負面影響

。

耗電量在工藝中（特別是等離子工藝中）起著至關重要的作用。如圖3所示，耗電量被分為三個部分：等離子生產的耗電量，加熱元件的耗電量以及其它耗電量。加熱階段所需要耗電量最多，

氮化過程本身所需的耗電量更少——持續時間更長——因為加熱能量主要由等離子提供

。在工藝後段增加的其它電能消耗可用空氣冷卻風扇消耗來解釋。因此，該等離子氮化過程的總功耗為707kWh。與此相比，氣體氮化過程所消耗的1007kWh的電量要多得多。

為了以更直接的方式呈現結果併為Bell的研究提供基準值（1），該研究還使用客運車隊的年排放量值作為比較參考值。該車隊由100輛汽車組成，每車的平均年行駛里程為15，000公里，執行時間為一個年度。

比較結果很有趣。透過比較，可得出以下結論：

氣體氮化裝置的能源消耗量約為參考工藝能源消耗量的87％，等離子氮化裝置的能源消耗量約為參考工藝能源消耗量的36％

。透過比較可知，與氣體氮化相比，透過使用等離子氮化工藝，一次效能源消費量可以減少56％，這個結果十分驚人。

氣候變化問題也得到了更詳細的研究

。透過相互比較，可得出以下結論：一方面透過的氣體流量較高；另一方面，由於在氣體氮化過程中使用的工藝氣體隨後進行後燃燒，這將導致核心過程中氣體的供應和消耗率大大提高，與相應的等離子氮化相比，其影響要大得多。

圖4顯示了車隊與氮化過程的全球變暖潛勢的比較。比較結果再次證明：100輛平均每輛車每年行駛1。5萬公里的客車對環境的影響遠遠高於所研究的氣體氮化裝置對環境的影響，更是比等離子氮化裝置的影響高約4倍。

為了在可接受的時間內以系統的方式取得更多環境方面的結果，

環境評估工具

是一個極好方法，在大多數情況下，它為最佳化和改進措施提供了機會。該研究可以非常清楚地解釋

等離子氮化和氣體氮化對環境影響的差異

。為不同的應用選擇最合適的氮化技術取決於許多因素。然而，必須強調的是，

環境影響的審查將在未來的熱處理領域發揮越來越重要的作用。