化(hua)(hua)學氣相(xiang)沉積(ji)（CVD）是(shi)用化(hua)(hua)學方法(fa)使反應氣體在零件基材表(biao)面發(fa)生化(hua)(hua)學反應而形成覆蓋層的(de)方法(fa)。通(tong)常(chang)CVD是(shi)在高溫（800～1000℃）和常(chang)壓或低壓下進行(xing)的(de)，沉積(ji)裝置如(ru)圖(tu)3-13所示。

  a. 反應氣(qi)體(ti)向工件表面擴散并被吸附。

  b. 吸收(shou)工件(jian)表面的各(ge)種物質發生表面化學(xue)反應。

  c. 生成的物質點聚集成晶核(he)并長(chang)大。

  d. 表(biao)面化學反應(ying)中產生的(de)氣體產物脫(tuo)離(li)工件表(biao)面返(fan)回(hui)氣相。

  e. 沉積層與基體的界(jie)面發生元(yuan)素的互(hu)擴散形成鍍(du)層。

  CVD裝置中，反應器是最基本的部件。處理的工件應放入反應器內，反應器裝夾在加熱爐體內，然后加熱至沉積反應所要求的工作溫度，并保溫一定時間。送入反應器的氣體根據工藝要求而不同，以一定的流量比分別供給N2、H_2、TiCl₄CH₄、Ar氣，其中TiCl₄是通過加熱液態的氯化鈦得到的。反應后的廢氣經機械泵排出。為了防止發生爆炸事故，反應器在沉積過程結束后至開啟前要充入氬氣。為了去除氣體中的有害成分，如氧、水分等，管路還應配備必要的干燥凈化裝置。

工藝要求：

  a. 沉(chen)積溫(wen)度(du)一般在(zai)950～1050℃，溫(wen)度(du)過高，可使TiC層厚度(du)增(zeng)加(jia)，但晶粒(li)變(bian)粗，性(xing)能較差；溫(wen)度(du)過低(di)，TiCl4還原出鈦的沉(chen)積速(su)度(du)大(da)于(yu)碳化物的形成速(su)度(du)，沉(chen)積物是(shi)多孔性(xing)的，而且與(yu)基(ji)體結合不牢。

  b. 氣體流量必須很(hen)好(hao)控制，Ti和C的比例最好(hao)在1：0.85～0.97之間，以防游離鈦沉積，使TiC覆蓋(gai)層無(wu)法形成。

  c. 沉(chen)(chen)(chen)積(ji)速(su)率通常為每小時(shi)幾微米（包(bao)括(kuo)加(jia)熱時(shi)間(jian)(jian)和冷卻時(shi)間(jian)(jian)），總的(de)(de)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)時(shi)間(jian)(jian)為8～13h。沉(chen)(chen)(chen)積(ji)時(shi)間(jian)(jian)由所(suo)(suo)需鍍層厚(hou)度(du)決定，沉(chen)(chen)(chen)積(ji)時(shi)間(jian)(jian)越長(chang)，所(suo)(suo)得TiC層越厚(hou)；反之鍍層越薄。沉(chen)(chen)(chen)積(ji)TiC的(de)(de)最佳厚(hou)度(du)為3～10μm，沉(chen)(chen)(chen)積(ji)TiN的(de)(de)最佳厚(hou)度(du)為5～15μm，太薄不耐磨，太厚(hou)結(jie)合(he)力差(cha)。

  化學氣(qi)相沉積涂(tu)層的(de)(de)反應溫度高(gao)，在基(ji)(ji)體(ti)與涂(tu)層之間易形成(cheng)擴散層，因此結(jie)合力好，而(er)且容易實(shi)現設(she)備的(de)(de)大型化，可以大量處(chu)理(li)。但(dan)在高(gao)溫下(xia)進行處(chu)理(li)，零件變形較大，高(gao)溫時(shi)組織變化必然導致基(ji)(ji)體(ti)力學性能降(jiang)低，所(suo)以化學氣(qi)相沉積處(chu)理(li)后必須重(zhong)新進行熱處(chu)理(li)。

  為了擴大(da)氣(qi)(qi)相沉(chen)積(ji)的應用范圍，減小(xiao)零件變形，簡(jian)化(hua)后續熱處理工藝(yi)，通常采取降(jiang)低沉(chen)積(ji)溫(wen)度(du)的方(fang)(fang)法(fa)，如等(deng)離子體激發(fa)化(hua)學氣(qi)(qi)相沉(chen)積(ji)（PCVD）、中(zhong)溫(wen)化(hua)學氣(qi)(qi)相沉(chen)積(ji)等(deng)，這些方(fang)(fang)法(fa)可使反應溫(wen)度(du)降(jiang)到500℃以下。

  沉積(ji)不同的涂層，將選(xuan)擇不同的化學(xue)反應。三種超硬涂層沉積(ji)時的化學(xue)反應如下：

  其中，TiCl₄為供Ti氣體，CH4NH3N2分別為供C、N氣體，H₂為載氣和稀釋劑。

  零(ling)件基體中的(de)(de)碳(tan)含量對初期沉積速度(du)有影響，碳(tan)含量越(yue)高(gao)(gao)，初期沉積速度(du)越(yue)快。為了獲得(de)良好(hao)的(de)(de)沉積層，一般多選用高(gao)(gao)碳(tan)合金鋼。用CVD技術可以(yi)在模具(ju)材料上沉積TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為TiN、TiC及Ti（C、N）的(de)(de)應用效(xiao)果。

 在Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零(ling)件(jian)上用CVD法沉(chen)積的(de)(de)TiN都是比較(jiao)細密均勻(yun)的(de)(de)，鍍層厚(hou)度(du)都大于3μm，經考核，壽命提高1～20倍。CVD法TiN鍍層的(de)(de)優(you)點是：

  1）TiN的硬(ying)度高達(da)1500HV以上。

  2）TiN與鋼(gang)的摩擦因數(shu)只有0.14，只是鋼(gang)與鋼(gang)之間的1/5。

  3）TiN具有很高的(de)抗(kang)粘接(jie)性能。

  4）TiN熔點為2950℃，抗(kang)氧化性好(hao)。

  5）TiN鍍層耐(nai)腐蝕，與(yu)基體粘接性(xing)好。因此，利用CVD法(fa)獲得超硬耐(nai)磨鍍層是提高零件壽命的(de)有效途徑。