A busca contínua por avanços na engenharia de materiais tem impulsionado a evolução tecnológica em diversas áreas industriais e científicas. A demanda incessante por materiais com propriedades aprimoradas, como resistência, durabilidade, desempenho tribológico e biocompatibilidade, tem levado pesquisadores a explorar novas estratégias de processamento e tratamento de superfície. A técnica de nitretação por plasma convencional e a combinação com deposição por plasma em gaiola catódica emergem como estratégias promissoras para otimizar as propriedades superficiais desses materiais, melhorando sua resistência à corrosão e biocompatibilidade. O presente estudo aprofundou a exploração dessas técnicas em nióbio, aço SINTER30 e titânio, com ênfase na otimização das características tribológicas, mecânicas, de resistência à corrosão e biocompatibilidade. O estudo das nitretações em substratos de nióbio revelou a formação de fases de Nb4N5 e Nb2N, aumentando a dureza superficial. A análise das camadas formadas nas amostras submetidas à nitretação por plasma em gaiola catódica evidenciou melhorias na resistência ao desgaste, destacando a eficácia dessa técnica. A pesquisa sobre revestimentos de TiN em amostras SINTER30 mostrou aumento da microdureza e revelou a notável aderência do filme, aprimorando a capacidade de suportar cargas. As conclusões da pesquisa destacam consistentemente os benefícios das técnicas exploradas. A otimização das superfícies resultou em maior resistência ao desgaste, melhor aderência de filmes, resistência à corrosão aprimorada e comportamento tribológico superior. A aceleração na formação de tecido e crescimento celular, juntamente com a resistência à corrosão otimizada, apresentam perspectivas empolgantes para aplicações biomédicas. Os resultados destacam a viabilidade dessas técnicas para aprimorar as características tribológicas, mecânicas, de resistência à corrosão e biocompatibilidade, abrindo caminho para aplicações promissoras em diversas áreas científicas e industriais.