진공가스 침탄법은 진공환경 하에서 공작물을 침탄분위기에 놓고 일정시간 유지하는 것을 말한다. 고온에서 침탄 가스는 분해되어 활성 탄소 원자를 생성하며, 이 원자는 재료 표면에 확산되어 개질된 층을 형성합니다. TC21 티타늄 합금의 표면에는 TiC와 같은 화합물이 형성되어 있으며, 화합물 층에서는 수소{3}}함유 상이 검출되지 않습니다. 또한 TC21 티타늄 합금의 표면 경도는 모재 대비 2.7배 증가하였으며, 마모 메커니즘은 Ti-계/Ti 볼 간의 접착 마모에서 Ti-계/TiC 볼 간의 연마 마모 및 박리 마모로 변화하여 티타늄 합금의 내마모성이 크게 향상되는 것으로 나타났습니다. Ti6Al4V 티타늄 합금에 진공 가스 단계적 침탄 처리를 한 후 표면에 미세 다공성 TiC 세라믹 층이 형성되었으며 미세 경도 값은 기판보다 약 2.3배 높은 778HV에 이릅니다. TiC 세라믹상은 미세한 구조를 갖고 있으며 경도가 높은 상에 속하므로 티타늄 합금의 표면 강도와 전단 저항성을 향상시키고 재료의 체적 마모율을 크게 감소시키며 합금의 마찰 성능을 향상시킬 수 있습니다. 침탄 후 전기화학적 부식 성능은 약간 감소하지만 여전히 부식{16}}저항성 재료로 남아 있어 사용에 영향을 미치지 않습니다. Ti6Al4V 티타늄 합금 표면의 세라믹 층의 미세 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
플라즈마 침탄은 침탄 가스에 이온 충격을 사용하여 침탄 분위기가 분해되어 활성 탄소 원자를 생성하도록 하는 것과 관련됩니다. 전류를 조정하면 재료 표면층의 탄소 농도를 제어할 수 있어 탄소 전위 제어 장비 없이도 표면 개질이 가능합니다. Ti6Al4V 티타늄 합금의 플라즈마 침탄 후 TiC 및 V4C3 상으로 구성된 약 150μm 두께의 침탄층이 표면에 형성됩니다. 미세 경도는 기판에 비해 4배 증가하여 약 1600HV에 이릅니다. 경질 탄화물 상이 티타늄 합금 표면에 분산되어 내마모성이 크게 향상되고 피로 수명이 연장됩니다.
