El método de carburación con gas al vacío se refiere a colocar la pieza de trabajo en una atmósfera de cementación bajo un ambiente de vacío, manteniéndola durante un período de tiempo. A altas temperaturas, el gas de cementación se descompone para producir átomos de carbono activo, que se difunden en la superficie del material para formar una capa modificada. Se forman compuestos como TiC en la superficie de la aleación de titanio TC21 y no se detectan fases que contengan hidrógeno - en la capa del compuesto. También se encontró que la dureza de la superficie de la aleación de titanio TC21 aumentó 2,7 veces en comparación con el sustrato, y el mecanismo de desgaste cambió de desgaste adhesivo entre bolas de Ti-/Ti a desgaste abrasivo y desgaste por desconchado entre las bolas de Ti-/TiC, mejorando significativamente la resistencia al desgaste de la aleación de titanio. Después del tratamiento de carburación gradual con gas al vacío en la aleación de titanio Ti6Al4V, se formó una capa cerámica microporosa de TiC en la superficie, con un valor de microdureza que alcanza 778 HV, aproximadamente 2,3 veces mayor que el sustrato. La fase cerámica TiC tiene una estructura fina, pertenece a una fase de alta dureza, que puede mejorar la resistencia superficial y la resistencia al corte de la aleación de titanio, reducir significativamente la tasa de desgaste volumétrico del material y mejorar el rendimiento tribológico de la aleación. Después de la carburación, su rendimiento ante la corrosión electroquímica disminuye ligeramente, pero sigue siendo un material-resistente a la corrosión, lo que no afecta su uso. En la Figura 1 se muestra la microestructura de la capa cerámica sobre la superficie de la aleación de titanio Ti6Al4V.
La carburación por plasma implica el bombardeo de iones sobre el gas de cementación, lo que hace que la atmósfera de cementación se descomponga y produzca átomos de carbono activos. Al ajustar la corriente, se puede controlar la concentración de carbono en la capa superficial del material, logrando una modificación de la superficie sin necesidad de un instrumento de control del potencial de carbono. Después de la carburación con plasma de la aleación de titanio Ti6Al4V, se forma en la superficie una capa carburizada de aproximadamente 150 μm de espesor compuesta de fases TiC y V4C3. Su microdureza se cuadriplica respecto al sustrato, alcanzando unos 1600 HV. Las fases de carburo duro se dispersan sobre la superficie de la aleación de titanio, lo que mejora significativamente su resistencia al desgaste y prolonga su vida a la fatiga.
