Metoda vakuumske plinske karburizacije odnosi se na stavljanje izratka u atmosferu za karburizaciju pod vakuumom, održavajući je neko vrijeme. Na visokim temperaturama, plin za pougljičenje se razgrađuje kako bi proizveo aktivne atome ugljika, koji difundiraju na površini materijala i tvore modificirani sloj. Spojevi kao što je TiC formiraju se na površini legure titana TC21, a u sloju spoja nisu detektirane faze koje sadrže vodik-. Također je utvrđeno da se površinska tvrdoća legure titana TC21 povećala 2,7 puta u usporedbi s podlogom, a mehanizam trošenja promijenio se od adhezivnog trošenja između kuglica na bazi Ti-/Ti do trošenja uz abraziju i trošenja pri lomljenju između kuglica na bazi Ti-/TiC, značajno poboljšavajući otpornost na habanje legure titana. Nakon vakuumske plinske postepene karburizacije na Ti6Al4V leguri titana, na površini se formira mikroporozni TiC keramički sloj, čija vrijednost mikrotvrdoće doseže 778 HV, približno 2,3 puta više od podloge. TiC keramička faza ima finu strukturu, pripada fazi visoke tvrdoće, koja može povećati površinsku čvrstoću i otpornost na smicanje legure titana, značajno smanjiti volumetrijsku stopu trošenja materijala i poboljšati tribološka svojstva legure. Nakon naugljičavanja, njegova elektrokemijska korozijska učinkovitost se malo smanjuje, ali i dalje ostaje materijal -otporan na koroziju, što ne utječe na njegovu upotrebu. Mikrostruktura keramičkog sloja na površini Ti6Al4V legure titana prikazana je na slici 1.
Plazma pougljičavanje uključuje korištenje ionskog bombardiranja plina za pougljičavanje, uzrokujući razgradnju atmosfere za pougljičavanje i proizvodnju aktivnih atoma ugljika. Podešavanjem struje može se kontrolirati koncentracija ugljika u površinskom sloju materijala, postižući modifikaciju površine bez potrebe za instrumentom za kontrolu potencijala ugljika. Nakon plazma karburizacije Ti6Al4V legure titana na površini se formira karburizirani sloj debljine oko 150 μm sastavljen od faza TiC i V4C3. Mikrotvrdoća mu se povećava četiri puta u odnosu na podlogu, dostižući oko 1600 HV. Faze tvrdog karbida raspršene su na površini legure titana, značajno poboljšavajući njenu otpornost na trošenje i produžujući vijek trajanja.
