वैक्यूम गैस कार्बराइजेशन विधि का तात्पर्य वर्कपीस को वैक्यूम वातावरण के तहत कार्बराइजिंग वातावरण में रखना, इसे कुछ समय तक बनाए रखना है। उच्च तापमान पर, कार्बराइजिंग गैस सक्रिय कार्बन परमाणुओं का उत्पादन करने के लिए विघटित हो जाती है, जो एक संशोधित परत बनाने के लिए सामग्री की सतह पर फैल जाती है। TiC जैसे यौगिक TC21 टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर बनते हैं, और यौगिक परत में कोई हाइड्रोजन युक्त चरण नहीं पाए जाते हैं। यह भी पाया गया कि TC21 टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह की कठोरता सब्सट्रेट की तुलना में 2.7 गुना बढ़ गई, और पहनने का तंत्र Ti{7}}आधारित/Ti गेंदों के बीच चिपकने वाले पहनने से लेकर घर्षण वाले पहनने और Ti{8}}आधारित/TiC गेंदों के बीच स्पैलिंग पहनने में बदल गया, जिससे टाइटेनियम मिश्र धातु के पहनने के प्रतिरोध में काफी सुधार हुआ। Ti6Al4V टाइटेनियम मिश्र धातु पर वैक्यूम गैस स्टेपवाइज कार्बराइजेशन उपचार के बाद, सतह पर एक माइक्रोपोरस TiC सिरेमिक परत बन गई, जिसका माइक्रोहार्डनेस मान 778 HV तक पहुंच गया, जो सब्सट्रेट से लगभग 2.3 गुना अधिक है। TiC सिरेमिक चरण में एक अच्छी संरचना होती है, जो उच्च कठोरता चरण से संबंधित होती है, जो टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह की ताकत और कतरनी प्रतिरोध को बढ़ा सकती है, सामग्री की वॉल्यूमेट्रिक पहनने की दर को काफी कम कर सकती है, और मिश्र धातु के ट्राइबोलॉजिकल प्रदर्शन में सुधार कर सकती है। कार्बराइजेशन के बाद, इसका इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण प्रदर्शन थोड़ा कम हो जाता है, लेकिन यह अभी भी एक संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री बनी हुई है, जो इसके उपयोग को प्रभावित नहीं करती है। Ti6Al4V टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर सिरेमिक परत की सूक्ष्म संरचना चित्र 1 में दिखाई गई है।
प्लाज्मा कार्बराइजेशन में कार्बराइजिंग गैस पर आयन बमबारी का उपयोग शामिल होता है, जिससे कार्बराइजिंग वातावरण विघटित होता है और सक्रिय कार्बन परमाणु उत्पन्न होता है। वर्तमान को समायोजित करके, सामग्री की सतह परत में कार्बन एकाग्रता को नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे कार्बन संभावित नियंत्रण उपकरण की आवश्यकता के बिना सतह संशोधन प्राप्त किया जा सकता है। Ti6Al4V टाइटेनियम मिश्र धातु के प्लाज्मा कार्बराइजेशन के बाद, सतह पर TiC और V4C3 चरणों से बनी लगभग 150 μm मोटी कार्बराइज्ड परत बनती है। सब्सट्रेट की तुलना में इसकी सूक्ष्म कठोरता चार गुना बढ़ जाती है, जो लगभग 1600 एचवी तक पहुंच जाती है। कठोर कार्बाइड चरणों को टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर फैलाया जाता है, जिससे इसके पहनने के प्रतिरोध में काफी सुधार होता है और इसकी थकान जीवन का विस्तार होता है।
