化學氣(qi)相沉積（CVD）是用化學方法使(shi)反應氣(qi)體在零件(jian)基材表(biao)面發(fa)生化學反應而形成覆蓋(gai)層的方法。通常(chang)CVD是在高溫（800～1000℃）和常(chang)壓或低壓下進(jin)行的，沉積裝置如圖3-13所(suo)示。

  a. 反(fan)應氣體向工件(jian)表面(mian)擴(kuo)散并被吸附(fu)。

  b. 吸收(shou)工件表面的(de)各種物質發(fa)生表面化學反(fan)應(ying)。

  c. 生成的(de)物質點聚集成晶核(he)并長(chang)大。

  d. 表面化學反應中產(chan)(chan)生的氣體(ti)產(chan)(chan)物脫離工件表面返回氣相。

  e. 沉積層與基體的界面發生(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(yi)要求(qiu)：

  a. 沉積(ji)(ji)溫度一般在950～1050℃，溫度過高，可(ke)使TiC層厚(hou)度增加，但晶粒變粗(cu)，性(xing)能較差；溫度過低，TiCl4還(huan)原出鈦(tai)的沉積(ji)(ji)速度大于碳化(hua)物(wu)的形成(cheng)速度，沉積(ji)(ji)物(wu)是多孔性(xing)的，而(er)且與基體結(jie)合(he)不牢(lao)。

  b. 氣體流量必須很好控制，Ti和C的比例(li)最好在1：0.85～0.97之間(jian)，以防游離鈦沉積，使TiC覆蓋層無法(fa)形成(cheng)。

  c. 沉(chen)積(ji)(ji)速率通常為每小時幾微(wei)米（包括加熱時間(jian)和冷卻時間(jian)），總的(de)沉(chen)積(ji)(ji)時間(jian)為8～13h。沉(chen)積(ji)(ji)時間(jian)由所(suo)需(xu)鍍層(ceng)厚(hou)(hou)度決定(ding)，沉(chen)積(ji)(ji)時間(jian)越長，所(suo)得(de)TiC層(ceng)越厚(hou)(hou)；反之鍍層(ceng)越薄。沉(chen)積(ji)(ji)TiC的(de)最(zui)佳厚(hou)(hou)度為3～10μm，沉(chen)積(ji)(ji)TiN的(de)最(zui)佳厚(hou)(hou)度為5～15μm，太薄不耐(nai)磨(mo)，太厚(hou)(hou)結合力差。

  化學氣相(xiang)沉(chen)積涂層的(de)反應(ying)溫(wen)度高，在基體與涂層之(zhi)間易(yi)形成擴散層，因(yin)此結(jie)合力(li)好，而且容(rong)易(yi)實現設備(bei)的(de)大型化，可以大量處理。但在高溫(wen)下(xia)進行處理，零件變形較大，高溫(wen)時組織變化必(bi)然導致基體力(li)學性能(neng)降低，所以化學氣相(xiang)沉(chen)積處理后必(bi)須(xu)重新進行熱處理。

  為了擴大氣(qi)(qi)相沉(chen)積(ji)的應(ying)用范圍，減小零件變形，簡化后續(xu)熱處理工藝，通常采取降低沉(chen)積(ji)溫度的方法，如等離子(zi)體激(ji)發化學氣(qi)(qi)相沉(chen)積(ji)（PCVD）、中(zhong)溫化學氣(qi)(qi)相沉(chen)積(ji)等，這些方法可使反應(ying)溫度降到500℃以下。

  沉積不同(tong)的(de)涂(tu)層(ceng)，將選擇(ze)不同(tong)的(de)化學反應。三種超硬涂(tu)層(ceng)沉積時的(de)化學反應如(ru)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。

  零件基體中的碳含量對初期沉積(ji)(ji)速(su)度(du)有影(ying)響，碳含量越(yue)高，初期沉積(ji)(ji)速(su)度(du)越(yue)快。為(wei)了(le)獲得良好的沉積(ji)(ji)層，一般多選(xuan)用高碳合金鋼(gang)。用CVD技(ji)術可以在模具材料上沉積(ji)(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為(wei)TiN、TiC及Ti（C、N）的應用效(xiao)果。

 在Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上(shang)用CVD法(fa)沉積的(de)TiN都(dou)是比(bi)較細密(mi)均(jun)勻的(de)，鍍(du)層厚度都(dou)大(da)于3μm，經考核，壽命提高1～20倍(bei)。CVD法(fa)TiN鍍(du)層的(de)優點是：

  1）TiN的硬(ying)度高(gao)達1500HV以上。

  2）TiN與鋼的摩擦因(yin)數只(zhi)有0.14，只(zhi)是鋼與鋼之間的1/5。

  3）TiN具有(you)很高的抗粘接性(xing)能。

  4）TiN熔點為2950℃，抗(kang)氧(yang)化性好。

  5）TiN鍍層(ceng)耐(nai)腐蝕，與基體粘接性好。因此(ci)，利用CVD法獲得超硬耐(nai)磨鍍層(ceng)是提高零(ling)件壽命的有(you)效途徑(jing)。