化(hua)學(xue)氣(qi)(qi)相沉積（CVD）是(shi)用化(hua)學(xue)方(fang)法使(shi)反應氣(qi)(qi)體在零件基材(cai)表面發生化(hua)學(xue)反應而形(xing)成覆(fu)蓋層的方(fang)法。通常(chang)CVD是(shi)在高溫(wen)（800～1000℃）和常(chang)壓(ya)或(huo)低壓(ya)下進行的，沉積裝置如圖3-13所示。

  a. 反應氣體向工件(jian)表面擴散并被吸附(fu)。

  b. 吸收工件表(biao)面的各種物(wu)質發生(sheng)表(biao)面化學反應(ying)。

  c. 生成的物質點(dian)聚集(ji)成晶核并長大。

  d. 表面(mian)化學反應中產生的氣體產物(wu)脫離(li)工件表面(mian)返(fan)回(hui)氣相。

  e. 沉積層(ceng)與基體的界面發生元(yuan)素(su)的互擴散形成鍍(du)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)度(du)(du)(du)一般在950～1050℃，溫(wen)度(du)(du)(du)過高，可使TiC層(ceng)厚(hou)度(du)(du)(du)增加，但晶粒變粗，性能較差(cha)；溫(wen)度(du)(du)(du)過低，TiCl4還原出鈦(tai)的沉積速度(du)(du)(du)大于碳化物(wu)的形(xing)成速度(du)(du)(du)，沉積物(wu)是多孔性的，而且與基體結(jie)合(he)不牢。

  b. 氣體流量必須很好(hao)(hao)控制，Ti和(he)C的比(bi)例最好(hao)(hao)在1：0.85～0.97之(zhi)間(jian)，以防游離鈦沉積(ji)，使TiC覆蓋(gai)層無法形成。

  c. 沉(chen)積(ji)(ji)速率通(tong)常為每小時(shi)幾微(wei)米（包括加(jia)熱時(shi)間和冷卻時(shi)間），總的(de)沉(chen)積(ji)(ji)時(shi)間為8～13h。沉(chen)積(ji)(ji)時(shi)間由所需鍍(du)層(ceng)厚(hou)(hou)度決(jue)定(ding)，沉(chen)積(ji)(ji)時(shi)間越(yue)長，所得TiC層(ceng)越(yue)厚(hou)(hou)；反之鍍(du)層(ceng)越(yue)薄。沉(chen)積(ji)(ji)TiC的(de)最佳(jia)厚(hou)(hou)度為3～10μm，沉(chen)積(ji)(ji)TiN的(de)最佳(jia)厚(hou)(hou)度為5～15μm，太薄不(bu)耐磨，太厚(hou)(hou)結合力差。

  化(hua)學氣(qi)相(xiang)沉積涂層的反(fan)應溫(wen)度高(gao)，在(zai)基體與涂層之間易形成(cheng)擴散(san)層，因此(ci)結合力好，而且容易實現設備的大(da)型化(hua)，可以大(da)量處理。但在(zai)高(gao)溫(wen)下進行(xing)處理，零件變形較大(da)，高(gao)溫(wen)時組織變化(hua)必然導致基體力學性能(neng)降低，所(suo)以化(hua)學氣(qi)相(xiang)沉積處理后(hou)必須重新進行(xing)熱處理。

  為了擴(kuo)大氣(qi)(qi)相沉積的(de)(de)應(ying)用范圍(wei)，減小零件變形，簡化后續熱(re)處理工(gong)藝，通常(chang)采取降(jiang)低沉積溫(wen)度(du)的(de)(de)方法(fa)(fa)，如等離子體激發(fa)化學氣(qi)(qi)相沉積（PCVD）、中(zhong)溫(wen)化學氣(qi)(qi)相沉積等，這些方法(fa)(fa)可使反(fan)應(ying)溫(wen)度(du)降(jiang)到500℃以下。

  沉積(ji)不同的涂層(ceng)，將選擇不同的化學反(fan)應(ying)。三種超硬涂層(ceng)沉積(ji)時的化學反(fan)應(ying)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(ling)件基體中的碳(tan)(tan)含量對初(chu)期沉(chen)積速(su)度(du)有(you)影響，碳(tan)(tan)含量越高，初(chu)期沉(chen)積速(su)度(du)越快(kuai)。為了(le)獲(huo)得良好的沉(chen)積層(ceng)，一(yi)般多選用高碳(tan)(tan)合金鋼(gang)。用CVD技術(shu)可以在模(mo)具(ju)材料(liao)上沉(chen)積TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜(mo)，表3-39為TiN、TiC及Ti（C、N）的應(ying)用效果。

 在(zai)Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上(shang)用CVD法沉(chen)積的TiN都是(shi)比較細密均勻的，鍍層(ceng)厚度都大于(yu)3μm，經考核，壽命提高(gao)1～20倍。CVD法TiN鍍層(ceng)的優點是(shi)：

  1）TiN的硬度高達1500HV以上。

  2）TiN與鋼的摩擦因數只有0.14，只是(shi)鋼與鋼之間(jian)的1/5。

  3）TiN具有很高的(de)抗(kang)粘接性(xing)能。

  4）TiN熔(rong)點為2950℃，抗(kang)氧化性好。

  5）TiN鍍(du)層耐(nai)(nai)腐蝕，與基(ji)體粘接(jie)性好(hao)。因此(ci)，利用CVD法獲得超(chao)硬耐(nai)(nai)磨鍍(du)層是提(ti)高零件壽命的(de)有(you)效途徑。