A vákuumgáz-karburálási módszer arra vonatkozik, hogy a munkadarabot karburáló atmoszférába helyezzük vákuumkörnyezet alatt, és egy ideig fenntartjuk. Magas hőmérsékleten a karburáló gáz lebomlik és aktív szénatomok keletkeznek, amelyek az anyag felületén diffundálva módosított réteget képeznek. A TC21 titánötvözet felületén olyan vegyületek képződnek, mint a TiC, és a vegyületrétegben nem észlelhető hidrogén{3}}tartalmú fázis. Azt is megállapították, hogy a TC21 titánötvözet felületi keménysége 2,7-szeresére nőtt az aljzathoz képest, és a kopási mechanizmus a Ti-alapú/Ti golyók közötti tapadó kopásról a Ti-alapú/TiC golyók közötti kopásos kopásra és repedésekre változott, jelentősen javítva a titánötvözet kopásállóságát. A Ti6Al4V titánötvözeten végzett vákuumgázos fokozatos karburálásos kezelést követően a felületen mikroporózus TiC kerámiaréteg alakult ki, melynek mikrokeménysége elérte a 778 HV-ot, ami körülbelül 2,3-szor nagyobb, mint a hordozóé. A TiC kerámia fázis finom szerkezetű, nagy keménységű fázishoz tartozik, amely növelheti a titánötvözet felületi szilárdságát és nyírási ellenállását, jelentősen csökkentheti az anyag térfogati kopási sebességét, és javíthatja az ötvözet tribológiai teljesítményét. Karburizálás után elektrokémiai korróziós teljesítménye kissé csökken, de továbbra is korrózióálló anyag marad, ami nem befolyásolja a használatát. A Ti6Al4V titánötvözet felületén lévő kerámiaréteg mikroszerkezetét az 1. ábra mutatja.
A plazmakarburálás magában foglalja a karburáló gáz ionos bombázását, ami a karburáló atmoszféra lebomlását és aktív szénatomok termelését eredményezi. Az áramerősség beállításával az anyag felületi rétegében a szénkoncentráció szabályozható, így felületmódosítás érhető el szénpotenciál-szabályozó műszer nélkül. A Ti6Al4V titánötvözet plazmakarburizálása után egy körülbelül 150 μm vastag, TiC és V4C3 fázisokból álló karburált réteg képződik a felületen. Mikrokeménysége négyszeresére nő a hordozóhoz képest, elérve az 1600 HV körüli értéket. A keményfém fázisok a titánötvözet felületén diszpergálódnak, jelentősen javítva a kopásállóságát és meghosszabbítva a kifáradási élettartamát.
