O método de carburação a gás a vácuo refere-se à colocação da peça em uma atmosfera de cementação sob ambiente de vácuo, mantendo-a por um período de tempo. Em altas temperaturas, o gás de cementação se decompõe para produzir átomos de carbono ativos, que se difundem na superfície do material para formar uma camada modificada. Compostos como o TiC são formados na superfície da liga de titânio TC21 e nenhuma fase contendo hidrogênio-é detectada na camada do composto. Também foi descoberto que a dureza da superfície da liga de titânio TC21 aumentou 2,7 vezes em comparação com o substrato, e o mecanismo de desgaste mudou de desgaste adesivo entre esferas de Ti-baseadas em Ti para desgaste abrasivo e desgaste fragmentado entre as esferas baseadas em Ti-/TiC, melhorando significativamente a resistência ao desgaste da liga de titânio. Após o tratamento de carburação gradual a gás a vácuo na liga de titânio Ti6Al4V, formou-se na superfície uma camada cerâmica microporosa de TiC, com valor de microdureza atingindo 778 HV, aproximadamente 2,3 vezes maior que o substrato. A fase cerâmica TiC possui uma estrutura fina, pertence a uma fase de alta dureza, o que pode aumentar a resistência superficial e ao cisalhamento da liga de titânio, reduzir significativamente a taxa de desgaste volumétrico do material e melhorar o desempenho tribológico da liga. Após a carburação, seu desempenho contra corrosão eletroquímica diminui ligeiramente, mas ainda permanece um material-resistente à corrosão, não afetando seu uso. A microestrutura da camada cerâmica na superfície da liga de titânio Ti6Al4V é mostrada na Figura 1.
A carburação a plasma envolve o uso de bombardeio de íons no gás de cementação, fazendo com que a atmosfera de cementação se decomponha e produza átomos de carbono ativos. Ao ajustar a corrente, a concentração de carbono na camada superficial do material pode ser controlada, conseguindo a modificação da superfície sem a necessidade de um instrumento de controle de potencial de carbono. Após a carburação a plasma da liga de titânio Ti6Al4V, uma camada cementada com cerca de 150 μm de espessura composta pelas fases TiC e V4C3 se forma na superfície. Sua microdureza aumenta quatro vezes em relação ao substrato, chegando a cerca de 1600 HV. As fases duras do carboneto são dispersas na superfície da liga de titânio, melhorando significativamente a sua resistência ao desgaste e prolongando a sua vida à fadiga.
