化(hua)學氣相(xiang)沉積(ji)（CVD）是用(yong)化(hua)學方法使反應氣體在(zai)零件基材表(biao)面發(fa)生化(hua)學反應而(er)形(xing)成覆蓋層(ceng)的(de)方法。通常CVD是在(zai)高溫（800～1000℃）和常壓(ya)或低壓(ya)下進行的(de)，沉積(ji)裝置如圖3-13所示。

  a. 反應氣體(ti)向工件表(biao)面擴散并被吸附(fu)。

  b. 吸收工件(jian)表(biao)面的各種(zhong)物質發生表(biao)面化(hua)學反(fan)應。

  c. 生成的物質(zhi)點(dian)聚集成晶(jing)核并長大。

  d. 表(biao)面化學(xue)反(fan)應(ying)中產(chan)生(sheng)的(de)氣(qi)(qi)體(ti)產(chan)物脫離工件(jian)表(biao)面返回氣(qi)(qi)相。

  e. 沉積(ji)層(ceng)與(yu)基體的界面發生元素(su)的互擴散形成鍍層(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。

工藝要(yao)求：

  a. 沉積(ji)溫度(du)(du)一般在950～1050℃，溫度(du)(du)過高(gao)，可(ke)使TiC層厚度(du)(du)增加，但晶粒變粗，性能較差；溫度(du)(du)過低，TiCl4還(huan)原(yuan)出(chu)鈦的沉積(ji)速度(du)(du)大于碳化物(wu)的形成速度(du)(du)，沉積(ji)物(wu)是多孔性的，而且與基體(ti)結合不牢(lao)。

  b. 氣體流量必須很好(hao)(hao)控制(zhi)，Ti和C的比例(li)最(zui)好(hao)(hao)在1：0.85～0.97之間，以防游離鈦沉積，使TiC覆蓋層無法形成。

  c. 沉積(ji)速率通(tong)常為每小時(shi)幾微(wei)米（包括加熱時(shi)間(jian)(jian)和(he)冷卻時(shi)間(jian)(jian)），總的(de)(de)(de)沉積(ji)時(shi)間(jian)(jian)為8～13h。沉積(ji)時(shi)間(jian)(jian)由所(suo)需(xu)鍍層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)決定，沉積(ji)時(shi)間(jian)(jian)越(yue)長，所(suo)得TiC層(ceng)(ceng)越(yue)厚(hou)；反之鍍層(ceng)(ceng)越(yue)薄。沉積(ji)TiC的(de)(de)(de)最佳厚(hou)度(du)為3～10μm，沉積(ji)TiN的(de)(de)(de)最佳厚(hou)度(du)為5～15μm，太(tai)薄不(bu)耐磨(mo)，太(tai)厚(hou)結合力差(cha)。

  化學氣相沉(chen)積涂層(ceng)的反應溫度高(gao)，在(zai)基體與(yu)涂層(ceng)之間易形成擴散層(ceng)，因(yin)此結合力(li)好，而且容(rong)易實現設(she)備的大型化，可以(yi)(yi)大量處(chu)理(li)。但在(zai)高(gao)溫下(xia)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，零件變形較大，高(gao)溫時組織變化必然導致基體力(li)學性能降低，所(suo)以(yi)(yi)化學氣相沉(chen)積處(chu)理(li)后必須重(zhong)新(xin)進(jin)行(xing)熱(re)處(chu)理(li)。

  為了擴大氣(qi)相沉(chen)積(ji)的應用范圍，減小零(ling)件變形，簡(jian)化后續熱(re)處(chu)理工藝，通常采取降低沉(chen)積(ji)溫度的方法(fa)，如等離子體激發化學氣(qi)相沉(chen)積(ji)（PCVD）、中(zhong)溫化學氣(qi)相沉(chen)積(ji)等，這(zhe)些方法(fa)可使反應溫度降到500℃以下。

  沉積不同的涂層(ceng)，將選擇不同的化(hua)學(xue)反應。三種超硬涂層(ceng)沉積時的化(hua)學(xue)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。

  零件基體中(zhong)的碳含量(liang)對初(chu)期(qi)沉積(ji)速度有影響，碳含量(liang)越高(gao)，初(chu)期(qi)沉積(ji)速度越快。為了獲(huo)得良(liang)好的沉積(ji)層(ceng)，一般多(duo)選用(yong)高(gao)碳合金(jin)鋼。用(yong)CVD技術可以在模具材(cai)料上沉積(ji)TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表(biao)3-39為TiN、TiC及Ti（C、N）的應(ying)用(yong)效果。

 在Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上用(yong)CVD法(fa)沉積的TiN都(dou)是(shi)比較細密(mi)均勻的，鍍(du)層厚度都(dou)大于3μm，經考核(he)，壽(shou)命提高1～20倍(bei)。CVD法(fa)TiN鍍(du)層的優點是(shi)：

  1）TiN的(de)硬(ying)度高達1500HV以上。

  2）TiN與鋼(gang)(gang)的(de)摩(mo)擦因數(shu)只(zhi)有0.14，只(zhi)是鋼(gang)(gang)與鋼(gang)(gang)之(zhi)間的(de)1/5。

  3）TiN具(ju)有(you)很高的抗粘接性能。

  4）TiN熔(rong)點(dian)為2950℃，抗氧(yang)化性好。

  5）TiN鍍層耐(nai)(nai)腐蝕，與(yu)基體粘接性(xing)好(hao)。因(yin)此(ci)，利用(yong)CVD法獲得超硬耐(nai)(nai)磨鍍層是提高零件壽命的有效途徑。