化學(xue)氣相沉積(ji)（CVD）是用化學(xue)方法(fa)使(shi)反(fan)應氣體在零件基材(cai)表面發生化學(xue)反(fan)應而形(xing)成覆蓋層的方法(fa)。通常CVD是在高溫(wen)（800～1000℃）和常壓(ya)或低壓(ya)下進(jin)行的，沉積(ji)裝置如圖3-13所示。
a. 反應(ying)氣體向工件表(biao)面擴(kuo)散并被吸(xi)附。
b. 吸收工(gong)件表(biao)面的各(ge)種物(wu)質發(fa)生表(biao)面化學(xue)反應。
c. 生成的物質點聚集成晶核并長大。
d. 表面化學反(fan)應中產生(sheng)的氣體產物脫離工件表面返回氣相。
e. 沉積層與基(ji)體的(de)界面(mian)發生元素的(de)互擴(kuo)散形(xing)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(gong)藝(yi)要求：
a. 沉(chen)積(ji)溫度(du)一般(ban)在950～1050℃，溫度(du)過(guo)高，可(ke)使TiC層厚度(du)增加，但(dan)晶粒變粗，性能較差；溫度(du)過(guo)低，TiCl4還(huan)原出鈦(tai)的(de)(de)沉(chen)積(ji)速度(du)大于碳化物(wu)(wu)的(de)(de)形成速度(du)，沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)是多孔性的(de)(de)，而且與基體結合不牢。
b. 氣體流量必須很好(hao)控制，Ti和C的比例(li)最好(hao)在1：0.85～0.97之間(jian)，以(yi)防(fang)游(you)離鈦沉(chen)積，使TiC覆蓋層無法(fa)形成。
c. 沉(chen)(chen)(chen)(chen)積速率(lv)通常為每小時(shi)幾微米（包括加(jia)熱(re)時(shi)間(jian)和冷卻時(shi)間(jian)），總的沉(chen)(chen)(chen)(chen)積時(shi)間(jian)為8～13h。沉(chen)(chen)(chen)(chen)積時(shi)間(jian)由(you)所需鍍層厚(hou)(hou)度決(jue)定，沉(chen)(chen)(chen)(chen)積時(shi)間(jian)越長，所得TiC層越厚(hou)(hou)；反之鍍層越薄。沉(chen)(chen)(chen)(chen)積TiC的最佳(jia)(jia)厚(hou)(hou)度為3～10μm，沉(chen)(chen)(chen)(chen)積TiN的最佳(jia)(jia)厚(hou)(hou)度為5～15μm，太(tai)薄不耐磨，太(tai)厚(hou)(hou)結(jie)合力差。
化學(xue)氣相沉(chen)積涂(tu)層的反應溫(wen)(wen)度高(gao)，在基體與涂(tu)層之間易形(xing)成(cheng)擴(kuo)散層，因(yin)此結合力(li)好，而且容易實現設(she)備(bei)的大型化，可以大量處(chu)理。但在高(gao)溫(wen)(wen)下進行(xing)處(chu)理，零件變形(xing)較(jiao)大，高(gao)溫(wen)(wen)時組織變化必然導致基體力(li)學(xue)性能降低，所以化學(xue)氣相沉(chen)積處(chu)理后必須重(zhong)新進行(xing)熱處(chu)理。
為了擴大氣(qi)相(xiang)沉積(ji)的應(ying)用范圍，減小零件變形，簡(jian)化后續熱處理工藝，通常(chang)采取降(jiang)(jiang)低沉積(ji)溫(wen)度(du)的方法，如等(deng)離子體激發(fa)化學氣(qi)相(xiang)沉積(ji)（PCVD）、中(zhong)溫(wen)化學氣(qi)相(xiang)沉積(ji)等(deng)，這些(xie)方法可使反應(ying)溫(wen)度(du)降(jiang)(jiang)到(dao)500℃以下(xia)。
沉(chen)積不同的(de)涂層，將選擇不同的(de)化學反應。三種(zhong)超硬涂層沉(chen)積時(shi)的(de)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。
零件基體中的碳(tan)含(han)量對初期沉(chen)積(ji)速度(du)有影響，碳(tan)含(han)量越高，初期沉(chen)積(ji)速度(du)越快。為了獲得良(liang)好的沉(chen)積(ji)層，一般多選用(yong)高碳(tan)合金鋼。用(yong)CVD技(ji)術可(ke)以在(zai)模(mo)具材料上(shang)沉(chen)積(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄(bo)膜，表3-39為TiN、TiC及(ji)Ti（C、N）的應用(yong)效果。
在Cr12MoV鋼和(he)9SiCr鋼零件上(shang)用CVD法沉積的TiN都是(shi)比較細密均勻(yun)的，鍍層厚度都大于3μm，經考(kao)核，壽命(ming)提(ti)高1～20倍。CVD法TiN鍍層的優點是(shi)：
1）TiN的硬(ying)度高(gao)達(da)1500HV以上。
2）TiN與鋼的(de)摩(mo)擦因(yin)數只有(you)0.14，只是(shi)鋼與鋼之間的(de)1/5。
3）TiN具有很(hen)高的抗粘接性能。
4）TiN熔(rong)點為2950℃，抗氧化性(xing)好。
5）TiN鍍(du)層(ceng)耐(nai)腐蝕，與基體粘(zhan)接性好。因此，利用CVD法獲得超硬耐(nai)磨鍍(du)層(ceng)是提(ti)高零件壽命的有效途徑(jing)。
