化學氣(qi)相沉(chen)積（CVD）是(shi)(shi)用化學方法使反(fan)應氣(qi)體在(zai)零件基材表(biao)面發生化學反(fan)應而(er)形成覆(fu)蓋(gai)層的方法。通常(chang)CVD是(shi)(shi)在(zai)高(gao)溫(wen)（800～1000℃）和(he)常(chang)壓或低壓下(xia)進行的，沉(chen)積裝置如圖(tu)3-13所(suo)示(shi)。

  a. 反應氣(qi)體向工(gong)件表面擴散并被(bei)吸附(fu)。

  b. 吸收(shou)工件表(biao)面的各種物質(zhi)發生表(biao)面化學反應(ying)。

  c. 生(sheng)成的物(wu)質點聚集成晶核并長大(da)。

  d. 表面化學反(fan)應中(zhong)產(chan)生的氣(qi)體產(chan)物脫離(li)工(gong)件表面返回氣(qi)相(xiang)。

  e. 沉積層(ceng)與基(ji)體的界面發生元素的互(hu)擴散形成鍍層(ceng)。

  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. 沉積溫(wen)(wen)度一般在950～1050℃，溫(wen)(wen)度過(guo)高，可(ke)使TiC層厚度增加，但(dan)晶粒(li)變(bian)粗(cu)，性能較(jiao)差；溫(wen)(wen)度過(guo)低(di)，TiCl4還原(yuan)出鈦的(de)沉積速度大于碳化物的(de)形成速度，沉積物是多孔性的(de)，而且與(yu)基體結合(he)不牢(lao)。

  b. 氣體(ti)流量必(bi)須很好(hao)控制，Ti和C的比(bi)例最好(hao)在1：0.85～0.97之間，以(yi)防(fang)游離鈦沉(chen)積(ji)，使TiC覆蓋(gai)層無法形成(cheng)。

  c. 沉(chen)(chen)積(ji)速率通常為(wei)每小時(shi)幾(ji)微米（包(bao)括加熱(re)時(shi)間和冷卻(que)時(shi)間），總的(de)(de)沉(chen)(chen)積(ji)時(shi)間為(wei)8～13h。沉(chen)(chen)積(ji)時(shi)間由(you)所需(xu)鍍層(ceng)厚(hou)度(du)決定，沉(chen)(chen)積(ji)時(shi)間越(yue)長，所得TiC層(ceng)越(yue)厚(hou)；反之(zhi)鍍層(ceng)越(yue)薄(bo)。沉(chen)(chen)積(ji)TiC的(de)(de)最佳(jia)厚(hou)度(du)為(wei)3～10μm，沉(chen)(chen)積(ji)TiN的(de)(de)最佳(jia)厚(hou)度(du)為(wei)5～15μm，太(tai)薄(bo)不(bu)耐磨，太(tai)厚(hou)結合力差。

  化學(xue)氣相沉積涂層的反應溫度高(gao)，在(zai)基體(ti)(ti)與涂層之間易(yi)形成擴(kuo)散層，因此(ci)結合力好，而且容(rong)易(yi)實(shi)現設備的大型化，可(ke)以大量處理(li)(li)。但在(zai)高(gao)溫下進行處理(li)(li)，零件變(bian)形較大，高(gao)溫時組織變(bian)化必然(ran)導致基體(ti)(ti)力學(xue)性能降低，所以化學(xue)氣相沉積處理(li)(li)后必須重新進行熱處理(li)(li)。

  為了擴大氣(qi)相沉(chen)積(ji)的應用(yong)范圍，減小零(ling)件變形，簡化(hua)后續熱處理工藝，通常(chang)采取降低沉(chen)積(ji)溫度的方法，如等離子體(ti)激發化(hua)學(xue)氣(qi)相沉(chen)積(ji)（PCVD）、中溫化(hua)學(xue)氣(qi)相沉(chen)積(ji)等，這些(xie)方法可使反應溫度降到500℃以下。

  沉(chen)積(ji)不(bu)(bu)同(tong)的(de)涂(tu)層，將(jiang)選擇不(bu)(bu)同(tong)的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應。三種(zhong)超硬(ying)涂(tu)層沉(chen)積(ji)時的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應如(ru)下(xia)：

  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(de)碳(tan)含量(liang)對(dui)初(chu)期沉(chen)積速度有影響，碳(tan)含量(liang)越高，初(chu)期沉(chen)積速度越快。為(wei)了(le)獲得良好的(de)沉(chen)積層，一般多(duo)選用(yong)(yong)高碳(tan)合金鋼。用(yong)(yong)CVD技術可以在模具材料上沉(chen)積TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表(biao)3-39為(wei)TiN、TiC及Ti（C、N）的(de)應用(yong)(yong)效果。

 在Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上用CVD法沉積的(de)(de)TiN都是(shi)比較細密均勻(yun)的(de)(de)，鍍層厚度都大于3μm，經考核，壽命(ming)提高1～20倍。CVD法TiN鍍層的(de)(de)優點是(shi)：

  1）TiN的(de)硬度高達1500HV以上。

  2）TiN與鋼(gang)的摩擦(ca)因數(shu)只(zhi)(zhi)有0.14，只(zhi)(zhi)是鋼(gang)與鋼(gang)之(zhi)間的1/5。

  3）TiN具有很高的抗粘接性(xing)能。

  4）TiN熔(rong)點為2950℃，抗(kang)氧化性好。

  5）TiN鍍(du)層(ceng)耐腐蝕，與基體粘接性好。因此(ci)，利用CVD法獲得超硬耐磨鍍(du)層(ceng)是提高零件壽命的有效途(tu)徑(jing)。