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發生表面化學反應。

  c. 生成的物質點聚集成晶核并長大。

  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. 沉積層與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，經考核，壽命提高1～20倍。CVD法TiN鍍層的優點是：

  1）TiN的硬度高達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。