化學氣相沉積（CVD）是用化學方法使反應氣體在零件基材表面發(fā)生化學反應而形成覆蓋層的方法。通常CVD是在高溫（800～1000℃）和常壓或低壓下進行的，沉積裝置如圖3-13所示。

  a. 反應氣體向工件表面擴散并被吸附。

  b. 吸收工件表面的各種物質(zhì)發(fā)生表面化學反應。

  c. 生成的物質(zhì)點聚集成晶核并長大。

  d. 表面化學反應中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物脫離工件表面返回氣相。

  e. 沉積層與基體的界面發(fā)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(nèi)，反應器裝夾在加熱爐體內(nèi)，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(jù)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(tài)的氯化鈦得到的。反應后的廢氣經(jīng)機械泵排出。為了防止發(fā)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. 沉積溫度一般在950～1050℃，溫度過高，可使TiC層厚度增加，但晶粒變粗，性能較差；溫度過低，TiCl4還原出鈦的沉積速度大于碳化物的形成速度，沉積物是多孔性的，而且與基體結合不牢。

  b. 氣體流量必須很好控制，Ti和C的比例最好在1：0.85～0.97之間，以防游離鈦沉積，使TiC覆蓋層無法形成。

  c. 沉積速率通常為每小時幾微米（包括加熱時間和冷卻時間），總的沉積時間為8～13h。沉積時間由所需鍍層厚度決定，沉積時間越長，所得TiC層越厚；反之鍍層越薄。沉積TiC的最佳厚度為3～10μm，沉積TiN的最佳厚度為5～15μm，太薄不耐磨，太厚結合力差。

  化學氣相沉積涂層的反應溫度高，在基體與涂層之間易形成擴散層，因此結合力好，而且容易實現(xiàn)設備的大型化，可以大量處理。但在高溫下進行處理，零件變形較大，高溫時組織變化必然導致基體力學性能降低，所以化學氣相沉積處理后必須重新進行熱處理。

  為了擴大氣相沉積的應用范圍，減小零件變形，簡化后續(xù)熱處理工藝，通常采取降低沉積溫度的方法，如等離子體激發(fā)化學氣相沉積（PCVD）、中溫化學氣相沉積等，這些方法可使反應溫度降到500℃以下。

  沉積不同的涂層，將選擇不同的化學反應。三種超硬涂層沉積時的化學反應如下：

  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。

  零件基體中的碳含量對初期沉積速度有影響，碳含量越高，初期沉積速度越快。為了獲得良好的沉積層，一般多選用高碳合金鋼。用CVD技術可以在模具材料上沉積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鋼零件上用CVD法沉積的TiN都是比較細密均勻的，鍍層厚度都大于3μm，經(jīng)考核，壽命提高1～20倍。CVD法TiN鍍層的優(yōu)點是：

  1）TiN的硬度高達1500HV以上。

  2）TiN與鋼的摩擦因數(shù)只有0.14，只是鋼與鋼之間的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，利用CVD法獲得超硬耐磨鍍層是提高零件壽命的有效途徑。