化(hua)學(xue)(xue)氣相沉(chen)積（CVD）是用化(hua)學(xue)(xue)方法使反應氣體(ti)在(zai)零件基材表面發生化(hua)學(xue)(xue)反應而形成(cheng)覆蓋層的方法。通(tong)常CVD是在(zai)高溫（800～1000℃）和(he)常壓或低壓下(xia)進行的，沉(chen)積裝置如圖(tu)3-13所(suo)示。

  a. 反應(ying)氣體向工件表面擴散并被吸附。

  b. 吸收工件表面(mian)的各種物質發生表面(mian)化(hua)學反(fan)應(ying)。

  c. 生成(cheng)的物質點聚集成(cheng)晶核并長大。

  d. 表面化學反應中產生的氣體產物脫離工件表面返回氣相。

  e. 沉(chen)積層(ceng)與基(ji)體的(de)界面發生(sheng)元素的(de)互擴散形成鍍層(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、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(gong)藝要求(qiu)：

  a. 沉(chen)積(ji)溫(wen)(wen)度一般在(zai)950～1050℃，溫(wen)(wen)度過高(gao)，可使TiC層厚度增加，但晶粒變粗(cu)，性(xing)能較(jiao)差；溫(wen)(wen)度過低(di)，TiCl4還原出鈦的沉(chen)積(ji)速度大于碳化物的形(xing)成速度，沉(chen)積(ji)物是(shi)多孔性(xing)的，而且與基(ji)體結(jie)合不牢。

  b. 氣(qi)體流量(liang)必須很(hen)好控制，Ti和(he)C的比例最好在(zai)1：0.85～0.97之間，以(yi)防游離鈦沉積，使TiC覆(fu)蓋層無法形成(cheng)。

  c. 沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)速率通常(chang)為(wei)(wei)(wei)每小時幾微米（包括加熱(re)時間(jian)和冷(leng)卻(que)時間(jian)），總的沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)時間(jian)為(wei)(wei)(wei)8～13h。沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)時間(jian)由所需鍍(du)層厚(hou)度(du)決(jue)定，沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)時間(jian)越長，所得TiC層越厚(hou)；反之鍍(du)層越薄。沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)TiC的最佳(jia)厚(hou)度(du)為(wei)(wei)(wei)3～10μm，沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)TiN的最佳(jia)厚(hou)度(du)為(wei)(wei)(wei)5～15μm，太薄不耐磨，太厚(hou)結合力差。

  化(hua)學氣相(xiang)(xiang)沉積(ji)涂層的反應溫(wen)度(du)高，在(zai)基體與(yu)涂層之間易形(xing)成擴散(san)層，因此結合力(li)好，而(er)且容易實現設備的大(da)型化(hua)，可以(yi)大(da)量處理(li)(li)。但在(zai)高溫(wen)下進(jin)行(xing)處理(li)(li)，零(ling)件變形(xing)較大(da)，高溫(wen)時組(zu)織變化(hua)必然(ran)導致基體力(li)學性能降低，所(suo)以(yi)化(hua)學氣相(xiang)(xiang)沉積(ji)處理(li)(li)后必須重新進(jin)行(xing)熱處理(li)(li)。

  為了擴大氣相(xiang)沉(chen)(chen)(chen)積的應用范圍(wei)，減小零(ling)件變形，簡(jian)化后續熱(re)處理工(gong)藝，通常采取(qu)降(jiang)低沉(chen)(chen)(chen)積溫(wen)(wen)(wen)度的方(fang)(fang)法，如等(deng)(deng)離子體激發化學氣相(xiang)沉(chen)(chen)(chen)積（PCVD）、中溫(wen)(wen)(wen)化學氣相(xiang)沉(chen)(chen)(chen)積等(deng)(deng)，這(zhe)些方(fang)(fang)法可使反(fan)應溫(wen)(wen)(wen)度降(jiang)到(dao)500℃以下。

  沉積不同(tong)的(de)涂層，將(jiang)選擇不同(tong)的(de)化學反應(ying)。三種超硬(ying)涂層沉積時的(de)化學反應(ying)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。

  零件基體中的碳含量對初期(qi)沉積(ji)速(su)度有影響，碳含量越(yue)高(gao)，初期(qi)沉積(ji)速(su)度越(yue)快(kuai)。為了獲得良(liang)好的沉積(ji)層，一(yi)般多選用高(gao)碳合金(jin)鋼。用CVD技術可以在(zai)模(mo)具材(cai)料上(shang)沉積(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為TiN、TiC及(ji)Ti（C、N）的應用效果。

 在Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零(ling)件上(shang)用(yong)CVD法沉積的TiN都是比較(jiao)細(xi)密均勻的，鍍(du)層厚度都大于3μm，經考核，壽命提高1～20倍。CVD法TiN鍍(du)層的優(you)點是：

  1）TiN的硬度高達1500HV以上。

  2）TiN與(yu)鋼的摩(mo)擦因數只有0.14，只是(shi)鋼與(yu)鋼之間的1/5。

  3）TiN具有很高的抗粘接性能。

  4）TiN熔點為2950℃，抗氧(yang)化性好(hao)。

  5）TiN鍍層耐腐(fu)蝕，與基體粘(zhan)接性好(hao)。因(yin)此，利用CVD法獲得(de)超硬耐磨鍍層是提(ti)高零件壽命的有效途徑(jing)。