化學氣(qi)相沉(chen)(chen)積（CVD）是用化學方法使反應(ying)氣(qi)體(ti)在零(ling)件基材(cai)表面發生化學反應(ying)而形成覆蓋層的方法。通常CVD是在高溫（800～1000℃）和常壓或低壓下進(jin)行的，沉(chen)(chen)積裝置如(ru)圖3-13所示(shi)。
a. 反應氣體(ti)向工件表(biao)面擴散并被吸附(fu)。
b. 吸收(shou)工件表面的各種物質發生表面化學反(fan)應。
c. 生成的物質點聚集成晶核并長大。
d. 表面化學反應(ying)中產(chan)生(sheng)的氣(qi)(qi)體(ti)產(chan)物脫離工件表面返(fan)回氣(qi)(qi)相。
e. 沉積層(ceng)與基體的(de)界面(mian)發(fa)生元素的(de)互擴(kuo)散(san)形成(cheng)鍍層(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、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)藝要求(qiu)：
a. 沉(chen)積溫度(du)一般在950～1050℃，溫度(du)過高，可使TiC層厚度(du)增加，但晶粒變粗，性(xing)能較差；溫度(du)過低，TiCl4還原出鈦(tai)的(de)沉(chen)積速度(du)大于碳化(hua)物(wu)的(de)形成(cheng)速度(du)，沉(chen)積物(wu)是多(duo)孔性(xing)的(de)，而且與基體(ti)結合不牢(lao)。
b. 氣體流量必須很(hen)好(hao)控制，Ti和C的比例最好(hao)在1：0.85～0.97之間，以防游離鈦沉(chen)積，使TiC覆蓋層無(wu)法(fa)形成。
c. 沉(chen)積速率通常(chang)為(wei)(wei)(wei)每小時(shi)(shi)幾微米（包括加(jia)熱時(shi)(shi)間(jian)和冷卻時(shi)(shi)間(jian)），總的沉(chen)積時(shi)(shi)間(jian)為(wei)(wei)(wei)8～13h。沉(chen)積時(shi)(shi)間(jian)由所(suo)需鍍層厚度(du)決定，沉(chen)積時(shi)(shi)間(jian)越(yue)(yue)長，所(suo)得TiC層越(yue)(yue)厚；反之鍍層越(yue)(yue)薄。沉(chen)積TiC的最佳厚度(du)為(wei)(wei)(wei)3～10μm，沉(chen)積TiN的最佳厚度(du)為(wei)(wei)(wei)5～15μm，太(tai)薄不(bu)耐(nai)磨，太(tai)厚結(jie)合(he)力差。
化(hua)(hua)學氣相(xiang)沉積涂層的反應溫(wen)度(du)高(gao)(gao)，在(zai)基(ji)體與(yu)涂層之間易(yi)形(xing)成擴散層，因此結合力好，而且容易(yi)實現設備的大型化(hua)(hua)，可以大量處(chu)(chu)理(li)。但(dan)在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)下進(jin)行處(chu)(chu)理(li)，零(ling)件變(bian)形(xing)較大，高(gao)(gao)溫(wen)時組織變(bian)化(hua)(hua)必然導(dao)致基(ji)體力學性能(neng)降(jiang)低，所以化(hua)(hua)學氣相(xiang)沉積處(chu)(chu)理(li)后必須(xu)重(zhong)新進(jin)行熱處(chu)(chu)理(li)。
為了擴大氣相沉積的應用(yong)范圍，減小(xiao)零件變形，簡化(hua)后續熱處理工藝，通常采取降低沉積溫度(du)的方法，如(ru)等離(li)子體激發化(hua)學氣相沉積（PCVD）、中溫化(hua)學氣相沉積等，這些方法可使(shi)反(fan)應溫度(du)降到500℃以下。
沉(chen)積不(bu)同(tong)的涂層，將選(xuan)擇不(bu)同(tong)的化學(xue)反(fan)應。三種(zhong)超硬涂層沉(chen)積時的化學(xue)反(fan)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。
零件基體中的(de)碳含量對初(chu)期沉(chen)(chen)積(ji)速(su)度有影響，碳含量越高，初(chu)期沉(chen)(chen)積(ji)速(su)度越快。為了獲得良好(hao)的(de)沉(chen)(chen)積(ji)層，一般多選用高碳合金(jin)鋼(gang)。用CVD技術可以在模具材(cai)料上沉(chen)(chen)積(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為TiN、TiC及Ti（C、N）的(de)應用效果。
在(zai)Cr12MoV鋼(gang)和9SiCr鋼(gang)零件上用(yong)CVD法(fa)沉積的(de)(de)(de)TiN都是比較細密均勻的(de)(de)(de)，鍍層厚度都大(da)于3μm，經考核，壽命提高1～20倍。CVD法(fa)TiN鍍層的(de)(de)(de)優點是：
1）TiN的硬度高達1500HV以(yi)上。
2）TiN與鋼(gang)的摩擦因數只(zhi)(zhi)有0.14，只(zhi)(zhi)是鋼(gang)與鋼(gang)之間的1/5。
3）TiN具有很高的抗粘接性能。
4）TiN熔點為2950℃，抗氧化性好。
5）TiN鍍(du)層耐(nai)(nai)腐蝕(shi)，與基體粘接性(xing)好。因此，利用CVD法獲得超硬(ying)耐(nai)(nai)磨鍍(du)層是提(ti)高(gao)零(ling)件壽命的有效途徑。
