等离子体电解氧化技术在Ti-3Al-2.5V无缝管内壁制备非晶氧化物涂层的创新研究

本文通过等离子体电解氧化（PEO）技术在Ti-3Al-2.5V无缝管内壁成功沉积非晶氧化铝主导涂层，揭示了特殊电解液（NaAlO2/Na3PO4，pH 11.8）与高频电流（800 Hz）作用下涂层向内生长（Ti基阳极层）与向外生长（Al-O-P非晶层）的独特机制。尽管10分钟即实现20 μm厚涂层，但局部开裂与分层现象提示阴极-阳极面积比（7.5 mm极距）和高压环境对PEO过程的显著影响，为管道系统内壁防护提供了新思路。

　　

Highlight

等离子体电解氧化（PEO）在封闭电解液循环系统（流速10 L/min）中，于Ti-3Al-2.5V无缝管内壁成功制备非晶氧化物涂层。电解液含NaAlO₂（10 g/L）和Na₃PO₄（1.0 g/L），pH 11.8，结合800 Hz电流波形，但阴极电压异常高于阳极。微观分析显示涂层由向内生长的Ti阳极层与向外生长的Al-O-P非晶层组成，10分钟即达20 μm厚度，但伴随局部开裂和分层。

Materials and experiments

采用外径25.4 mm、内径24.0 mm的Ti-3Al-2.5V无缝管，电解液体系源自Ti-6Al-4V试片的PEO工艺。独特的小极距（7.5 mm）和活性冷却系统导致硬阳极氧化与软沉积共存，抑制结晶但引发微弧放电。

Morphology and topography of the inner wall coating

涂层覆盖区域与未处理区对比鲜明（图3a）。3D形貌显示PEO处理后表面粗糙度显著增加（图3d-e），SEM揭示微米级孔洞与裂纹网络（图4a-b），暗示非晶层形成时的局部应力释放。

Conclusion

本研究证实PEO技术可高效制备内壁非晶涂层，但阴极主导反应、小极距和高压环境导致独特的分层行为，为管道系统防护工艺优化提供了关键数据。

（注：翻译部分已省略文献引用标识，保留专业术语英文缩写与原文格式，如Al₂TiO₅。）