化學氣相(xiang)沉積（CVD）是(shi)用化學方法(fa)使(shi)反應(ying)氣體在零件(jian)基材表面發生化學反應(ying)而形(xing)成覆(fu)蓋層(ceng)的方法(fa)。通常CVD是(shi)在高溫（800～1000℃）和常壓或低壓下進行的，沉積裝置如(ru)圖3-13所示。

  a. 反(fan)應氣體向工件表(biao)面(mian)擴散并被吸附(fu)。

  b. 吸收工件表(biao)面(mian)的各種物質發生表(biao)面(mian)化學反應。

  c. 生成的物質點聚(ju)集成晶(jing)核并長大(da)。

  d. 表(biao)面化(hua)學反(fan)應中產生的氣體產物(wu)脫離工(gong)件表(biao)面返回氣相。

  e. 沉積層與基體的(de)界面發生元素的(de)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：

  a. 沉積(ji)溫度一(yi)般在950～1050℃，溫度過高，可使TiC層厚度增加，但晶粒變粗，性(xing)能(neng)較(jiao)差(cha)；溫度過低，TiCl4還原出鈦的沉積(ji)速(su)度大于碳化物的形成速(su)度，沉積(ji)物是多孔性(xing)的，而且(qie)與基體(ti)結合不牢(lao)。

  b. 氣體流(liu)量(liang)必須(xu)很好控制，Ti和C的比例(li)最好在1：0.85～0.97之間，以防游離鈦(tai)沉積，使TiC覆蓋層無法形成。

  c. 沉(chen)(chen)積(ji)(ji)速率通常為(wei)每小時(shi)(shi)幾微米（包括(kuo)加(jia)熱時(shi)(shi)間(jian)(jian)和(he)冷卻(que)時(shi)(shi)間(jian)(jian)），總(zong)的(de)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)時(shi)(shi)間(jian)(jian)為(wei)8～13h。沉(chen)(chen)積(ji)(ji)時(shi)(shi)間(jian)(jian)由所需鍍層(ceng)厚度決定，沉(chen)(chen)積(ji)(ji)時(shi)(shi)間(jian)(jian)越長，所得TiC層(ceng)越厚；反(fan)之鍍層(ceng)越薄(bo)。沉(chen)(chen)積(ji)(ji)TiC的(de)最佳厚度為(wei)3～10μm，沉(chen)(chen)積(ji)(ji)TiN的(de)最佳厚度為(wei)5～15μm，太(tai)薄(bo)不(bu)耐(nai)磨，太(tai)厚結合力(li)差。

  化(hua)學(xue)(xue)氣(qi)(qi)相沉(chen)(chen)積(ji)(ji)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)反應溫度高，在基體與涂(tu)(tu)層(ceng)之(zhi)間易(yi)形(xing)成擴(kuo)散層(ceng)，因(yin)此結合力好(hao)，而且容易(yi)實(shi)現(xian)設備的(de)大型化(hua)，可以(yi)大量處(chu)(chu)(chu)理。但在高溫下進(jin)行處(chu)(chu)(chu)理，零件變形(xing)較(jiao)大，高溫時組織變化(hua)必然(ran)導致(zhi)基體力學(xue)(xue)性能降低(di)，所以(yi)化(hua)學(xue)(xue)氣(qi)(qi)相沉(chen)(chen)積(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理后必須重新進(jin)行熱處(chu)(chu)(chu)理。

  為(wei)了擴大(da)氣相(xiang)沉積的應用(yong)范圍，減小(xiao)零件變(bian)形，簡化后續熱(re)處理(li)工藝，通(tong)常(chang)采取降低沉積溫(wen)(wen)度的方(fang)法(fa)，如等離子體激發(fa)化學氣相(xiang)沉積（PCVD）、中溫(wen)(wen)化學氣相(xiang)沉積等，這(zhe)些方(fang)法(fa)可使反應溫(wen)(wen)度降到500℃以下。

  沉積不同(tong)的涂層(ceng)，將選(xuan)擇不同(tong)的化學反應。三種超硬涂層(ceng)沉積時的化學反應如下：

  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)件基體中的碳含量(liang)對初(chu)期沉積(ji)速(su)度(du)有影響，碳含量(liang)越(yue)高(gao)，初(chu)期沉積(ji)速(su)度(du)越(yue)快。為(wei)了獲(huo)得(de)良(liang)好的沉積(ji)層，一般多選用高(gao)碳合金鋼。用CVD技術可以在(zai)模具材(cai)料上沉積(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為(wei)TiN、TiC及Ti（C、N）的應用效果。

 在Cr12MoV鋼和(he)9SiCr鋼零件上用(yong)CVD法(fa)沉積的TiN都(dou)是比較細密均勻的，鍍層厚度都(dou)大于(yu)3μm，經考核(he)，壽(shou)命提(ti)高1～20倍。CVD法(fa)TiN鍍層的優點是：

  1）TiN的(de)硬度高達1500HV以上。

  2）TiN與鋼的摩(mo)擦因數(shu)只(zhi)有0.14，只(zhi)是鋼與鋼之間的1/5。

  3）TiN具有(you)很高的(de)抗粘接性能。

  4）TiN熔(rong)點為2950℃，抗氧化性好。

  5）TiN鍍層耐腐(fu)蝕，與基體粘接性(xing)好。因此，利(li)用CVD法獲得超(chao)硬耐磨鍍層是(shi)提(ti)高零件壽命(ming)的有效途徑。