化學氣(qi)相沉積（CVD）是用化學方(fang)法(fa)使反應(ying)氣(qi)體在零(ling)件基材表面(mian)發生(sheng)化學反應(ying)而形(xing)成覆蓋層的(de)方(fang)法(fa)。通常CVD是在高溫(wen)（800～1000℃）和常壓或低壓下進(jin)行的(de)，沉積裝(zhuang)置如圖3-13所(suo)示。

  a. 反應氣(qi)體向(xiang)工(gong)件表面擴散并被吸附。

  b. 吸收工件表面的各種物質(zhi)發(fa)生表面化學(xue)反應。

  c. 生(sheng)成的物質點聚集成晶核并長大(da)。

  d. 表面(mian)化(hua)學反應中產生的(de)氣體(ti)產物脫離工件表面(mian)返回氣相。

  e. 沉積(ji)層與(yu)基體的界面發生(sheng)元素的互擴散形成鍍層。

  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(qiu)：

  a. 沉積(ji)溫(wen)度(du)(du)一般在950～1050℃，溫(wen)度(du)(du)過(guo)高，可使TiC層厚(hou)度(du)(du)增加，但晶粒變粗，性能較差(cha)；溫(wen)度(du)(du)過(guo)低，TiCl4還原出鈦(tai)的沉積(ji)速(su)度(du)(du)大于碳化(hua)物的形成速(su)度(du)(du)，沉積(ji)物是多孔性的，而且與基體結(jie)合不牢。

  b. 氣體流量(liang)必須(xu)很好(hao)控制，Ti和C的(de)比(bi)例最好(hao)在1：0.85～0.97之間，以防游離鈦沉積，使TiC覆蓋(gai)層無法(fa)形成。

  c. 沉(chen)積速率通(tong)常為每(mei)小時(shi)(shi)幾(ji)微米（包括加(jia)熱時(shi)(shi)間和冷(leng)卻(que)時(shi)(shi)間），總的沉(chen)積時(shi)(shi)間為8～13h。沉(chen)積時(shi)(shi)間由所需鍍(du)層厚度(du)決定，沉(chen)積時(shi)(shi)間越(yue)長，所得TiC層越(yue)厚；反之鍍(du)層越(yue)薄。沉(chen)積TiC的最佳厚度(du)為3～10μm，沉(chen)積TiN的最佳厚度(du)為5～15μm，太薄不(bu)耐磨，太厚結(jie)合力差。

  化(hua)學氣相沉積涂層(ceng)(ceng)的反應溫度高(gao)，在(zai)基體與涂層(ceng)(ceng)之(zhi)間易(yi)形(xing)成擴散層(ceng)(ceng)，因此結(jie)合力好，而且容易(yi)實現設備的大(da)型化(hua)，可以(yi)(yi)大(da)量處(chu)理。但在(zai)高(gao)溫下進行(xing)處(chu)理，零件變(bian)(bian)形(xing)較大(da)，高(gao)溫時組織(zhi)變(bian)(bian)化(hua)必然導致基體力學性能降低，所(suo)以(yi)(yi)化(hua)學氣相沉積處(chu)理后必須重(zhong)新(xin)進行(xing)熱處(chu)理。

  為了擴大氣相沉積的(de)應用(yong)范(fan)圍，減小(xiao)零件變形(xing)，簡化(hua)(hua)(hua)后續熱處理工藝，通常采取(qu)降低(di)沉積溫(wen)(wen)度的(de)方法，如等離子體激發(fa)化(hua)(hua)(hua)學氣相沉積（PCVD）、中溫(wen)(wen)化(hua)(hua)(hua)學氣相沉積等，這(zhe)些方法可使反應溫(wen)(wen)度降到500℃以下。

  沉(chen)積不(bu)同的涂層，將選擇不(bu)同的化學反應。三種超(chao)硬涂層沉(chen)積時的化學反應如下：

  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(zhong)的碳(tan)含量對初(chu)(chu)期沉(chen)積速度(du)有影(ying)響，碳(tan)含量越(yue)高，初(chu)(chu)期沉(chen)積速度(du)越(yue)快(kuai)。為(wei)了獲得良好的沉(chen)積層，一般多選用(yong)高碳(tan)合金鋼。用(yong)CVD技術可以(yi)在模具(ju)材料上沉(chen)積TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為(wei)TiN、TiC及Ti（C、N）的應用(yong)效果。

 在(zai)Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上用CVD法(fa)沉積的(de)TiN都是(shi)比較細密均勻的(de)，鍍(du)層(ceng)厚度都大于3μm，經考核，壽命提高1～20倍。CVD法(fa)TiN鍍(du)層(ceng)的(de)優點是(shi)：

  1）TiN的硬度(du)高達1500HV以(yi)上(shang)。

  2）TiN與鋼的摩(mo)擦(ca)因數只(zhi)(zhi)有(you)0.14，只(zhi)(zhi)是鋼與鋼之(zhi)間(jian)的1/5。

  3）TiN具有很高的抗粘(zhan)接性能。

  4）TiN熔點為2950℃，抗氧化性好。

  5）TiN鍍(du)層耐(nai)腐蝕，與基體粘接性好(hao)。因此，利用CVD法獲得超硬(ying)耐(nai)磨鍍(du)層是提高零件壽命的有效途徑。