化(hua)(hua)學(xue)氣(qi)相(xiang)沉積(ji)（CVD）是用(yong)化(hua)(hua)學(xue)方(fang)法使反應氣(qi)體在零件基材表面發生化(hua)(hua)學(xue)反應而形(xing)成覆蓋層的方(fang)法。通(tong)常CVD是在高溫（800～1000℃）和常壓或低壓下進行的，沉積(ji)裝置如圖(tu)3-13所(suo)示。

  a. 反應氣體向工(gong)件表(biao)面擴(kuo)散并被吸(xi)附。

  b. 吸收工件表面(mian)的(de)各(ge)種物(wu)質發(fa)生(sheng)表面(mian)化(hua)學(xue)反應。

  c. 生成(cheng)(cheng)的物質點聚集(ji)成(cheng)(cheng)晶核并(bing)長(chang)大。

  d. 表面化學反應中產生的氣體(ti)產物(wu)脫離(li)工件表面返回(hui)氣相(xiang)。

  e. 沉積層(ceng)與(yu)基體的界面發生元素的互擴散(san)形(xing)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。

工藝要求：

  a. 沉(chen)積(ji)溫(wen)(wen)度一般在950～1050℃，溫(wen)(wen)度過高(gao)，可使TiC層厚度增加，但晶粒(li)變(bian)粗，性能較差；溫(wen)(wen)度過低，TiCl4還原出鈦的沉(chen)積(ji)速度大于(yu)碳化物的形成速度，沉(chen)積(ji)物是多孔性的，而且與基體結合(he)不(bu)牢。

  b. 氣(qi)體流量必須(xu)很(hen)好(hao)控制，Ti和C的比例(li)最好(hao)在1：0.85～0.97之間，以防游離鈦沉積，使TiC覆蓋層無法形(xing)成。

  c. 沉(chen)積速率通(tong)常為每小時幾微米（包括(kuo)加熱時間(jian)和冷卻時間(jian)），總的(de)沉(chen)積時間(jian)為8～13h。沉(chen)積時間(jian)由所需(xu)鍍層厚(hou)度(du)決定，沉(chen)積時間(jian)越長，所得(de)TiC層越厚(hou)；反(fan)之鍍層越薄。沉(chen)積TiC的(de)最(zui)佳厚(hou)度(du)為3～10μm，沉(chen)積TiN的(de)最(zui)佳厚(hou)度(du)為5～15μm，太薄不耐磨，太厚(hou)結合力差。

  化(hua)學氣(qi)相沉積涂(tu)層(ceng)的反(fan)應溫度高(gao)，在基(ji)體與涂(tu)層(ceng)之間(jian)易(yi)形(xing)(xing)成擴散層(ceng)，因此結(jie)合力好，而且容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)設備的大型(xing)化(hua)，可以大量處理。但在高(gao)溫下進行處理，零件變形(xing)(xing)較大，高(gao)溫時組織變化(hua)必(bi)然(ran)導致基(ji)體力學性能降(jiang)低，所以化(hua)學氣(qi)相沉積處理后必(bi)須重新進行熱處理。

  為(wei)了擴大氣(qi)相沉(chen)(chen)積(ji)的應(ying)用(yong)范圍(wei)，減小零件變形，簡化(hua)后續熱處理工(gong)藝，通(tong)常采取(qu)降(jiang)低沉(chen)(chen)積(ji)溫(wen)度的方(fang)法(fa)，如等離子體(ti)激發化(hua)學氣(qi)相沉(chen)(chen)積(ji)（PCVD）、中溫(wen)化(hua)學氣(qi)相沉(chen)(chen)積(ji)等，這些方(fang)法(fa)可使反應(ying)溫(wen)度降(jiang)到500℃以下。

  沉(chen)積(ji)不同的涂(tu)層，將選擇不同的化學反應(ying)。三種超硬(ying)涂(tu)層沉(chen)積(ji)時的化學反應(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(ling)件(jian)基體中的碳(tan)含(han)量對初(chu)期沉(chen)積速(su)度(du)(du)有影響，碳(tan)含(han)量越(yue)高(gao)，初(chu)期沉(chen)積速(su)度(du)(du)越(yue)快。為了獲得良好(hao)的沉(chen)積層，一般多選(xuan)用高(gao)碳(tan)合金鋼。用CVD技術可以在模具材料上沉(chen)積TiC、TiN、Ti（C、N）薄膜，表3-39為TiN、TiC及Ti（C、N）的應用效果。

 在Cr12MoV鋼和9SiCr鋼零件上(shang)用CVD法沉積的TiN都(dou)是比較(jiao)細密均勻(yun)的，鍍(du)層厚度(du)都(dou)大(da)于3μm，經考核，壽命(ming)提高1～20倍。CVD法TiN鍍(du)層的優點是：

  1）TiN的(de)硬度(du)高達(da)1500HV以上。

  2）TiN與鋼的摩擦因數只有0.14，只是鋼與鋼之間的1/5。

  3）TiN具(ju)有很高(gao)的抗粘接(jie)性能(neng)。

  4）TiN熔點為2950℃，抗(kang)氧(yang)化性好。

  5）TiN鍍層(ceng)耐(nai)腐蝕，與基體粘接性(xing)好。因(yin)此，利用CVD法獲(huo)得超硬耐(nai)磨鍍層(ceng)是提高零件壽命(ming)的(de)有效途(tu)徑(jing)。