化(hua)學(xue)(xue)氣相沉(chen)積（CVD）是用化(hua)學(xue)(xue)方(fang)(fang)法(fa)使反應氣體在零件(jian)基材(cai)表面發(fa)生化(hua)學(xue)(xue)反應而形成覆(fu)蓋層的(de)方(fang)(fang)法(fa)。通常CVD是在高(gao)溫（800～1000℃）和常壓(ya)或低壓(ya)下進(jin)行的(de)，沉(chen)積裝置如圖3-13所示(shi)。

  a. 反應(ying)氣體向工件表面擴散并被吸附。

  b. 吸收工件(jian)表面(mian)的(de)各種物質發生表面(mian)化學反應。

  c. 生(sheng)成(cheng)(cheng)的物(wu)質(zhi)點聚集(ji)成(cheng)(cheng)晶核并長大。

  d. 表面化(hua)學反應(ying)中(zhong)產(chan)生(sheng)的氣(qi)體產(chan)物脫離工件表面返回氣(qi)相。

  e. 沉積層與基(ji)體(ti)的(de)(de)界面發生(sheng)元素的(de)(de)互(hu)擴散形(xing)成(cheng)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：

  a. 沉(chen)積(ji)溫度一般在950～1050℃，溫度過(guo)高，可使(shi)TiC層(ceng)厚度增加(jia)，但晶(jing)粒變粗，性能較差；溫度過(guo)低，TiCl4還(huan)原出鈦的(de)沉(chen)積(ji)速(su)度大于碳化物(wu)的(de)形成速(su)度，沉(chen)積(ji)物(wu)是多(duo)孔(kong)性的(de)，而且與(yu)基體(ti)結合不牢(lao)。

  b. 氣體流量必須(xu)很好控制，Ti和C的比例(li)最好在1：0.85～0.97之間，以(yi)防游離鈦沉積，使(shi)TiC覆蓋層無(wu)法形(xing)成(cheng)。

  c. 沉(chen)(chen)積(ji)速率通常為每小時幾(ji)微米(mi)（包括加熱時間和(he)冷(leng)卻時間），總(zong)的(de)沉(chen)(chen)積(ji)時間為8～13h。沉(chen)(chen)積(ji)時間由所(suo)需鍍(du)層厚(hou)度決定，沉(chen)(chen)積(ji)時間越長，所(suo)得TiC層越厚(hou)；反之(zhi)鍍(du)層越薄。沉(chen)(chen)積(ji)TiC的(de)最佳(jia)厚(hou)度為3～10μm，沉(chen)(chen)積(ji)TiN的(de)最佳(jia)厚(hou)度為5～15μm，太薄不耐磨，太厚(hou)結(jie)合(he)力(li)差。

  化學(xue)(xue)氣相沉(chen)積(ji)涂層的(de)反應溫度高(gao)，在基體(ti)與涂層之間易形成擴散層，因此結合力好，而且(qie)容易實現設備的(de)大(da)(da)型(xing)化，可以大(da)(da)量處理。但在高(gao)溫下進行處理，零(ling)件變形較大(da)(da)，高(gao)溫時(shi)組(zu)織變化必(bi)然導致基體(ti)力學(xue)(xue)性(xing)能降低(di)，所以化學(xue)(xue)氣相沉(chen)積(ji)處理后必(bi)須重新進行熱(re)處理。

  為了(le)擴(kuo)大氣相(xiang)沉(chen)積(ji)的(de)應用(yong)范圍(wei)，減小零(ling)件變形，簡化(hua)后續熱處理工藝，通常(chang)采取(qu)降低沉(chen)積(ji)溫度(du)的(de)方法，如等離(li)子體激發(fa)化(hua)學(xue)氣相(xiang)沉(chen)積(ji)（PCVD）、中溫化(hua)學(xue)氣相(xiang)沉(chen)積(ji)等，這些方法可使反應溫度(du)降到500℃以下。

  沉(chen)積不(bu)同的涂(tu)層，將選擇不(bu)同的化學(xue)反(fan)應(ying)。三種超硬涂(tu)層沉(chen)積時的化學(xue)反(fan)應(ying)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(ji)體中的(de)碳含(han)量(liang)(liang)對初期(qi)沉(chen)積(ji)速度(du)有影響，碳含(han)量(liang)(liang)越高(gao)，初期(qi)沉(chen)積(ji)速度(du)越快。為了獲得(de)良好(hao)的(de)沉(chen)積(ji)層，一般多(duo)選用高(gao)碳合金鋼。用CVD技(ji)術(shu)可以在模具材(cai)料上沉(chen)積(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜(mo)，表3-39為TiN、TiC及Ti（C、N）的(de)應(ying)用效(xiao)果。

 在(zai)Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零(ling)件上用CVD法沉積的TiN都是比較細密均勻(yun)的，鍍(du)層厚度都大于3μm，經考核，壽命提高1～20倍(bei)。CVD法TiN鍍(du)層的優點是：

  1）TiN的硬度高達1500HV以上。

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

  3）TiN具有很高的抗粘接性能。

  4）TiN熔點為2950℃，抗氧(yang)化性好。

  5）TiN鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)耐腐蝕，與基(ji)體粘接性好。因(yin)此(ci)，利用CVD法獲得超硬耐磨(mo)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)是提高(gao)零件(jian)壽命(ming)的有效途徑。