化(hua)學(xue)氣相(xiang)沉積(ji)（CVD）是(shi)用化(hua)學(xue)方法使反應(ying)(ying)氣體在零件基材(cai)表面發生化(hua)學(xue)反應(ying)(ying)而形成覆(fu)蓋層的方法。通常(chang)CVD是(shi)在高溫（800～1000℃）和常(chang)壓或(huo)低(di)壓下進(jin)行的，沉積(ji)裝置如圖3-13所示。

  a. 反應氣體(ti)向工(gong)件表面擴散并被吸附。

  b. 吸(xi)收工件表面(mian)的各(ge)種物質發生表面(mian)化(hua)學反應(ying)。

  c. 生(sheng)成的物質點聚集成晶核并長大(da)。

  d. 表面化(hua)學反應中(zhong)產生的氣體(ti)產物(wu)脫離工件表面返回氣相(xiang)。

  e. 沉(chen)積層與(yu)基體的界面發生元素的互擴散形成鍍層。

  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(yi)要求：

  a. 沉(chen)(chen)積溫(wen)度(du)(du)一(yi)般(ban)在950～1050℃，溫(wen)度(du)(du)過高(gao)，可使(shi)TiC層厚度(du)(du)增加，但晶粒(li)變粗，性(xing)能(neng)較差；溫(wen)度(du)(du)過低，TiCl4還原出鈦的(de)(de)沉(chen)(chen)積速(su)度(du)(du)大于碳(tan)化物的(de)(de)形成(cheng)速(su)度(du)(du)，沉(chen)(chen)積物是多孔性(xing)的(de)(de)，而(er)且(qie)與基(ji)體(ti)結合不牢(lao)。

  b. 氣體流量必(bi)須很好控制，Ti和C的比(bi)例(li)最好在(zai)1：0.85～0.97之(zhi)間，以(yi)防游離鈦沉(chen)積，使(shi)TiC覆蓋層無法形(xing)成。

  c. 沉(chen)積速率通(tong)常為每小時(shi)幾微米(mi)（包括加熱時(shi)間(jian)和(he)冷卻(que)時(shi)間(jian)），總的(de)沉(chen)積時(shi)間(jian)為8～13h。沉(chen)積時(shi)間(jian)由所(suo)需鍍(du)層厚度決定，沉(chen)積時(shi)間(jian)越長，所(suo)得TiC層越厚；反之鍍(du)層越薄。沉(chen)積TiC的(de)最佳厚度為3～10μm，沉(chen)積TiN的(de)最佳厚度為5～15μm，太薄不耐磨(mo)，太厚結合力差。

  化學(xue)氣相沉積涂層(ceng)(ceng)的(de)反應溫度(du)高，在基體(ti)與涂層(ceng)(ceng)之間(jian)易形(xing)成擴(kuo)散層(ceng)(ceng)，因此結合力好，而且容易實現設備的(de)大型化，可以(yi)大量處(chu)理。但在高溫下(xia)進(jin)行(xing)處(chu)理，零件變(bian)形(xing)較(jiao)大，高溫時組織變(bian)化必然導(dao)致基體(ti)力學(xue)性能降(jiang)低(di)，所(suo)以(yi)化學(xue)氣相沉積處(chu)理后(hou)必須重新進(jin)行(xing)熱處(chu)理。

  為了擴(kuo)大氣(qi)相沉積的應用(yong)范圍，減小零件變形，簡化后續熱處理(li)工藝，通常采(cai)取降低沉積溫(wen)度的方(fang)法，如等離子體激(ji)發化學氣(qi)相沉積（PCVD）、中溫(wen)化學氣(qi)相沉積等，這些方(fang)法可使(shi)反應溫(wen)度降到500℃以下。

  沉積不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)涂層(ceng)，將選擇不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)化(hua)學(xue)反應(ying)。三種超硬涂層(ceng)沉積時的(de)(de)化(hua)學(xue)反應(ying)如下(xia)：

  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(jian)基體(ti)中的碳(tan)含量(liang)對初(chu)期(qi)沉(chen)積速度有影響，碳(tan)含量(liang)越高(gao)，初(chu)期(qi)沉(chen)積速度越快。為了獲得良(liang)好的沉(chen)積層，一般(ban)多選用高(gao)碳(tan)合金鋼。用CVD技術可以(yi)在模具材料上沉(chen)積TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為TiN、TiC及Ti（C、N）的應用效果(guo)。

 在(zai)Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上(shang)用CVD法(fa)沉積(ji)的(de)TiN都是(shi)(shi)比較細密均勻的(de)，鍍層(ceng)厚(hou)度都大(da)于3μm，經考核，壽命提高1～20倍(bei)。CVD法(fa)TiN鍍層(ceng)的(de)優點是(shi)(shi)：

  1）TiN的硬度(du)高達1500HV以上。

  2）TiN與(yu)鋼的摩擦因數只(zhi)有0.14，只(zhi)是鋼與(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℃，抗氧化性好。

  5）TiN鍍層耐腐蝕，與基體粘接性好。因此(ci)，利用CVD法獲得超硬耐磨鍍層是提高零件壽(shou)命的有(you)效途(tu)徑。