化學(xue)氣相沉積（CVD）是用化學(xue)方(fang)法使(shi)反應氣體在零件基材表面發生(sheng)化學(xue)反應而形成覆蓋(gai)層(ceng)的(de)方(fang)法。通(tong)常CVD是在高(gao)溫（800～1000℃）和常壓(ya)或低壓(ya)下進行的(de)，沉積裝置如圖3-13所示(shi)。

  a. 反應氣(qi)體向工(gong)件(jian)表面擴(kuo)散并被吸附(fu)。

  b. 吸收工件表面(mian)的各(ge)種物質發生表面(mian)化學(xue)反應。

  c. 生成的物(wu)質(zhi)點(dian)聚集成晶核并長大。

  d. 表面(mian)化學反應中產生的氣體產物脫離工件表面(mian)返回氣相。

  e. 沉(chen)積層與基體的界面(mian)發生元素(su)的互擴(kuo)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。

工藝要求：

  a. 沉積(ji)溫度一般在950～1050℃，溫度過高，可使(shi)TiC層厚度增加，但晶粒變粗，性能較差；溫度過低(di)，TiCl4還原出鈦的沉積(ji)速(su)(su)度大于碳化物的形成速(su)(su)度，沉積(ji)物是多孔性的，而且(qie)與基(ji)體結合不牢。

  b. 氣(qi)體流量必須(xu)很好控制，Ti和C的比例最(zui)好在1：0.85～0.97之間，以(yi)防游離鈦沉積，使(shi)TiC覆(fu)蓋層無法形成。

  c. 沉(chen)積(ji)速率通常為(wei)每小(xiao)時(shi)(shi)(shi)幾(ji)微米（包括加熱(re)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)和冷(leng)卻時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)），總(zong)的(de)沉(chen)積(ji)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)為(wei)8～13h。沉(chen)積(ji)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)由(you)所需鍍層(ceng)厚度(du)(du)決定，沉(chen)積(ji)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)越長(chang)，所得TiC層(ceng)越厚；反之(zhi)鍍層(ceng)越薄。沉(chen)積(ji)TiC的(de)最佳厚度(du)(du)為(wei)3～10μm，沉(chen)積(ji)TiN的(de)最佳厚度(du)(du)為(wei)5～15μm，太薄不耐(nai)磨，太厚結合力差(cha)。

  化(hua)學(xue)氣相(xiang)沉積涂(tu)層的(de)反應溫(wen)度高，在基體與涂(tu)層之間易(yi)(yi)形(xing)成擴散層，因此結合(he)力(li)好，而且(qie)容易(yi)(yi)實(shi)現設備(bei)的(de)大型(xing)化(hua)，可以大量處理。但在高溫(wen)下進(jin)行處理，零件變形(xing)較大，高溫(wen)時組織變化(hua)必然導致基體力(li)學(xue)性能降低，所以化(hua)學(xue)氣相(xiang)沉積處理后必須重新(xin)進(jin)行熱處理。

  為了擴大氣(qi)相(xiang)沉積的應(ying)用范圍，減小零件變形，簡化(hua)后續熱處理工藝，通常(chang)采取降(jiang)低沉積溫度的方法，如等離子體激發(fa)化(hua)學氣(qi)相(xiang)沉積（PCVD）、中溫化(hua)學氣(qi)相(xiang)沉積等，這些方法可使反應(ying)溫度降(jiang)到500℃以下(xia)。

  沉積(ji)不同的涂層，將選擇(ze)不同的化學反應。三種超硬(ying)涂層沉積(ji)時的化學反應如(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(ji)體中的碳(tan)含量(liang)對初期(qi)沉積(ji)(ji)速度有(you)影(ying)響，碳(tan)含量(liang)越高(gao)，初期(qi)沉積(ji)(ji)速度越快。為(wei)了獲得良好的沉積(ji)(ji)層，一般多選用高(gao)碳(tan)合金鋼(gang)。用CVD技術可(ke)以(yi)在(zai)模具材料上沉積(ji)(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為(wei)TiN、TiC及(ji)Ti（C、N）的應用效果。

 在Cr12MoV鋼和(he)9SiCr鋼零件(jian)上用CVD法沉(chen)積的TiN都是(shi)比(bi)較細密(mi)均勻的，鍍層(ceng)厚度(du)都大(da)于3μm，經考核，壽命提高1～20倍。CVD法TiN鍍層(ceng)的優點是(shi)：

  1）TiN的硬度高達1500HV以上(shang)。

  2）TiN與(yu)鋼(gang)的摩擦(ca)因數只有0.14，只是(shi)鋼(gang)與(yu)鋼(gang)之間的1/5。

  3）TiN具有很高的抗(kang)粘接性(xing)能。

  4）TiN熔點為2950℃，抗氧(yang)化性好。

  5）TiN鍍(du)層(ceng)耐腐蝕(shi)，與基(ji)體(ti)粘接性好。因此(ci)，利用CVD法(fa)獲得(de)超硬耐磨鍍(du)層(ceng)是提高零件(jian)壽命的有效途徑。