化(hua)(hua)學(xue)氣(qi)相(xiang)沉(chen)積（CVD）是用化(hua)(hua)學(xue)方法使反(fan)應氣(qi)體在零(ling)件基材表面發生化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應而形成(cheng)覆蓋層的方法。通常(chang)CVD是在高溫(wen)（800～1000℃）和常(chang)壓或(huo)低壓下進行的，沉(chen)積裝(zhuang)置如(ru)圖3-13所示。
a. 反應氣體向工件(jian)表面擴散(san)并被吸(xi)附。
b. 吸收工件表面的(de)各種物質發生(sheng)表面化學反應。
c. 生(sheng)成的物質點聚集(ji)成晶(jing)核并長大(da)。
d. 表(biao)面化學反(fan)應(ying)中產生的氣體(ti)產物(wu)脫離工件表(biao)面返回氣相。
e. 沉(chen)積層與基體的界面發生(sheng)元素的互(hu)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、H2、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)積溫度(du)(du)一般(ban)在950～1050℃，溫度(du)(du)過(guo)高，可使TiC層(ceng)厚(hou)度(du)(du)增加，但晶(jing)粒變粗，性(xing)能較差；溫度(du)(du)過(guo)低，TiCl4還原出鈦的(de)(de)沉(chen)積速度(du)(du)大于碳化物(wu)的(de)(de)形成(cheng)速度(du)(du)，沉(chen)積物(wu)是多孔性(xing)的(de)(de)，而且與基體結合不牢。
b. 氣體流量(liang)必(bi)須很(hen)好控制(zhi)，Ti和C的(de)比例(li)最好在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)(chen)積(ji)速率(lv)通(tong)常(chang)為(wei)每小時(shi)幾微(wei)米（包括加熱時(shi)間(jian)和冷卻時(shi)間(jian)），總的沉(chen)(chen)積(ji)時(shi)間(jian)為(wei)8～13h。沉(chen)(chen)積(ji)時(shi)間(jian)由(you)所需鍍層(ceng)厚(hou)度決(jue)定，沉(chen)(chen)積(ji)時(shi)間(jian)越長，所得TiC層(ceng)越厚(hou)；反之鍍層(ceng)越薄。沉(chen)(chen)積(ji)TiC的最(zui)佳(jia)厚(hou)度為(wei)3～10μm，沉(chen)(chen)積(ji)TiN的最(zui)佳(jia)厚(hou)度為(wei)5～15μm，太薄不耐磨，太厚(hou)結合力差。
化(hua)學氣相沉積涂(tu)層(ceng)(ceng)的反應溫(wen)度高(gao)，在(zai)基體與涂(tu)層(ceng)(ceng)之(zhi)間易形(xing)成(cheng)擴散層(ceng)(ceng)，因此結合力好，而且容易實(shi)現設(she)備的大型(xing)化(hua)，可以大量處(chu)理(li)。但在(zai)高(gao)溫(wen)下進行處(chu)理(li)，零件變形(xing)較大，高(gao)溫(wen)時組織變化(hua)必(bi)然導致基體力學性能(neng)降低，所以化(hua)學氣相沉積處(chu)理(li)后必(bi)須重新(xin)進行熱(re)處(chu)理(li)。
為(wei)了擴大(da)氣相沉(chen)積的應(ying)用范圍，減小零件變形，簡化(hua)后續熱處理工藝(yi)，通常采取降低沉(chen)積溫度的方(fang)法(fa)，如等離子體激(ji)發化(hua)學氣相沉(chen)積（PCVD）、中溫化(hua)學氣相沉(chen)積等，這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)可使反應(ying)溫度降到500℃以下(xia)。
沉積不同(tong)的(de)涂層，將選(xuan)擇(ze)不同(tong)的(de)化學反應。三(san)種超硬涂層沉積時的(de)化學反應如下(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(ling)件(jian)基體中的(de)碳(tan)(tan)含(han)量對初(chu)期沉積(ji)速(su)度有影(ying)響，碳(tan)(tan)含(han)量越高，初(chu)期沉積(ji)速(su)度越快。為(wei)了(le)獲得良好的(de)沉積(ji)層，一般多選用高碳(tan)(tan)合(he)金(jin)鋼。用CVD技術(shu)可以在模具材料上(shang)沉積(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為(wei)TiN、TiC及Ti（C、N）的(de)應用效果。
在Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上用(yong)CVD法(fa)沉積的(de)TiN都(dou)是(shi)比較細密均勻的(de)，鍍(du)層(ceng)厚度都(dou)大于3μm，經考(kao)核，壽(shou)命提高1～20倍。CVD法(fa)TiN鍍(du)層(ceng)的(de)優點是(shi)：
1）TiN的硬(ying)度高達1500HV以上。
2）TiN與(yu)(yu)鋼(gang)(gang)的摩擦因數只有0.14，只是鋼(gang)(gang)與(yu)(yu)鋼(gang)(gang)之間(jian)的1/5。
3）TiN具有很(hen)高(gao)的(de)抗(kang)粘接性能(neng)。
4）TiN熔點為2950℃，抗氧(yang)化(hua)性好。
5）TiN鍍層耐腐蝕，與基體(ti)粘(zhan)接(jie)性好。因此，利用CVD法獲得超硬耐磨鍍層是提高(gao)零件壽命的有(you)效(xiao)途徑(jing)。
