PVD est l'acronyme de Physical Vapor Deposition, autrement dit dépôt physique en phase vapeur. Le procédé utilise l'évaporation sous vide du matériau à déposer ; souvent, les vapeurs sont accélérées par un champ électrique. Ce procédé convient essentiellement aux petites pièces, où il provoque peu de distorsions des surfaces. Il est possible de réaliser des dépôts sur des métaux non ferreux ou des alliages légers.
Le carbure de tungstène déposé par P.V.D. sur une très fine couche d'adhérence de nickel donne des surfaces lisses et brillantes reproduisant celles du matériau de base, rayures et éraflures comprises. Éventuellement, on peut obtenir des couches mates et rugueuses polissables avec des outils diamantés. Les couches brillantes sont préférables en frottement et constituent une alternative aux traitements de cémentation, nitruration ou boruration.
L'évaporation sous vide assistée par plasma ou «ion plating» est pratiquée dans une enceinte où règne un vide de l'ordre de 10-4 Pa. Le matériau à déposer (chrome, titane, ...) est vaporisé par un faisceau d'électrons ou par un arc électrique. Les pièces à revêtir sont portées à un potentiel cathodique de 1 à 3 kV par rapport à l'enceinte, tandis qu'on introduit un ou plusieurs gaz (azote, méthane, ...) qui vont intervenir dans les réactions. L'excitation des molécules dans le plasma permet de synthétiser à «basse» température (environ 500°C) des composés réfractaires comme le nitrure de titane TiN (jaune), le carbonitrure de titane TiCN (gris-violacé), le nitrure de chrome CrN, etc. La décharge est amorcée sous argon, avant le dépôt proprement dit, pour obtenir un «nettoyage ionique» favorable à l'accrochage du dépôt. Les épaisseurs des couches obtenues sont de l'ordre de 2 à 3 microns. Ce procédé est utilisé, entre autres, pour le revêtement des outils d'emboutissage, il en est question dans le chapitre consacré aux applications de la tribologie.
Revêtement quasicristallins.
Voici quelques années, la cristallographie a été bouleversée par la découverte des quasi-cristaux, arrangements atomiques ne respectant pas les symétries habituelles en la matière. On commence seulement à exploiter les propriétés singulières de ces matériaux, entre autres quand ils prennent la forme de revêtements de surfaces.
Les méthodes de projection thermique et de PVD permettent de revêtir de nombreux matériaux : aluminium, cuivre, acier, acier inoxydable, céramiques, oxydes, silicium. L'accrochage sur le substrat et la compacité sont excellents.
Ces dépôts offrent une protection contre diverses formes d'usure ou d'autres agressions mécaniques, ils résistent à des températures élevées. Par rapport à des pièces non traitées, le coefficient de frottement est généralement fortement diminué. En outre, les propriétés anti-adhérence de ces matériaux les font apprécier dans les industries alimentaires.
Déposition de poudre.
Le slurrycoating consiste à projeter des poudres en suspension dans un liant qui est ensuite éliminé au cours du chauffage nécessaire à la diffusion des matériaux. On peut déposer, localement si besoin est, des quantités aussi faibles que 0,01 g/cm2. 
Pulvérisation cathodique magnétron (P.C.M.).
On améliore le procédé classique de pulvérisation cathodique en superposant un champ magnétique au champ électrique qui règne entre la pièce de métal à déposer et la cible. La vitesse de dépôt est sensiblement accrue, on obtient une couche très compacte, exempte de fissures, qui affecte bien moins la résistance à la fatigue du substrat que les dépôts galvaniques tout en évitant la fragilisation par l'hydrogène.
Les pièces sont d'abord soigneusement nettoyées et dégraissées, puis introduites dans une enceinte où l'on crée un vide poussé (10-6 torr). on introduit ensuite un courant d'argon et on soumet la pièce à un décapage ionique sous une tension de 3 500 V.
Une cible composée du métal à déposer M est portée à une tension négative suffisamment élevée pour que le champ électrique ainsi créé puisse ioniser l'atmosphère dans son voisinage. Les ions argon résultant de ce champ sont attirés par la cible, qu'ils frappent violemment, arrachant des atomes du métal M et les projetant dans l'environnement. Ces atomes vont alors se condenser sur la surface des objets placés en face de la cible. On obtient ainsi la « pulvérisation cathodique diode », qui est très lente : il faut entre 10 min et 1 h pour obtenir une épaisseur de dépôt de l'ordre du μm. En appliquant en plus un champ magnétique perpendiculaire au champ électrique, on accroît de façon significative la densité du plasma qui se forme autour de la cible, la vitesse de déposition peut alors atteindre une valeur industriellement acceptable de l'ordre de 1 μm/min.
On peut ainsi déposer des couches très dures de chrome ou de molybdène. Des couches d'alliages ternaires fer-molybdène-soufre proches de la composition Fe-Mo2-S4 ont été essayées avec un certain succès en vue de permettre le frottement sec d'un acier XC 38 face à des surfaces antagonistes d'acier 16 NC 6 cémenté trempé. Il faut toutefois déposer auparavant une sous-couche d'adhérence d'alliage fer-molybdène de 2 μm, puis la pièce reçoit un dépôt de 5 μm d'épaisseur de l'alliage ternaire.
Le coefficient de frottement varie avec le matériau antagoniste et se révèle particulièrement bas en présence d'une couche de nickel.
Les dépôts réalisés par PCM sont beaucoup moins fissurés et beaucoup plus compacts que ceux qui sont réalisés par voie galvanique mais ils sont aussi nettement moins durs. La présence dans l'enceinte de traces d'autres éléments comme l'oxygène, l'azote, le carbone, permet de corriger ce défaut et même d'atteindre des duretés bien plus élevées. On peut montrer par diffraction de rayons X que ces éléments ne se combinent toutefois pas avec le chrome, de sorte que leur action n'est pas facile à interpréter.
Les essais de frottement réalisés sur les couches obtenues par PCM montrent que la résistance à la fatigue des pièces ainsi traitées est bien supérieure à ce que l'on obtient par voie galvanique, et naturellement il n'y a plus aucune fragilisation par l'hydrogène.
Alliages de surface par refusion laser.
Le laser permet d'obtenir une fusion et une diffusion très rapide et très superficielle des dépôts, sur quelques micromètres seulement, et l'obtention de structures fines par refroidissement brutal. La diffusion de nickel dans les alliages légers améliore très nettement la résistance à l'usure.
Revêtement par canon à détonation.
Le procédé « D. Gun » d'Union Carbide a été inventé il y a une quarantaine d'années. Un mélange acétylène-oxygène détonant dans un canon projette des poudres très fines sur les surfaces, à des vitesses atteignant 750 m/s et à des températures de l'ordre de 4000°C. Il en résulte des revêtements exceptionnellement homogènes et adhérents, sans toutefois que la température du substrat soit extrêmement élevée. Contrairement à d'autres procédés qui provoquent l'apparition de contraintes résiduelles de traction dans les dépôts, ici l'on note l'apparition par « autogrenaillage » de contraintes résiduelles de compression favorables à la résistance à l'usure et aux pressions de contact élevées. On projette ainsi divers mélanges de carbures de chrome, de tungstène, de titane, ou des alliages cobalt-molybdène-chrome intéressants pour lutter contre l'usure.
Problèmes de pollution.
Les traitements et surtout les revêtements de surfaces utilisent des bains très acides ou très basiques, presque toujours chargés de produits hautement toxiques comme les cyanures, les métaux lourds, ... 
Les effluents doivent être traités, ce qui se révèle toujours difficile et coûteux. On essaie donc avant tout d'en réduire la production. La réglementation évolue sans cesse. Des produits comme le chrome hexavalent ou le cadmium vont être interdits, il faut leur trouver des remplaçants. Hélas, on ne fait souvent que déplacer le problème : par exemple, le zinc-nickel utilisé pour remplacer le chrome est un allergène puissant et son élimination est finalement plus difficile.
On pourrait théoriquement récupérer la totalité des métaux lourds contenus dans les déchets mais le plus souvent c'est l'enfouissement qui s'impose, pour des raisons économiques. La recherche de méthodes de dépollution plus efficaces et moins onéreuses prend une importance croissante.
En France, quelques entreprises de traitement de surfaces comme la société « L'Électrolyse » , installée depuis plus de 100 ans à Latresne, près de Bordeaux, ont décidé non seulement de traiter elles-mêmes leurs propres effluents, mais aussi d'offrir leurs services pour le traitement de ceux émis par d'autres industries. Le premier travail consiste à identifier et caractériser précisément les produits et à déterminer le meilleur traitement possible, ce qui suppose l'installation d'un laboratoire d'analyse puissamment équipé. Chaque année, de 6 à 8 000 tonnes de déchets passent à Latresne pour donner seulement 800 tonnes de déchets solides.