硬質(zhì)氧化全稱硬質(zhì)陽極氧化處理。鋁合金的硬質(zhì)陽極氧化處理主要目的是，提高鋁及鋁合金的各種性能，包括耐蝕性、耐磨性、耐候性、絕緣性及吸附性等。它既適用于變形鋁合金，也可能用于壓鑄造鋁合金零部件。

硬質(zhì)氧化與普通氧化的區(qū)別

1、厚度不同

硬質(zhì)氧化比普通氧化厚度厚，一般普通氧化膜厚8-12um，硬質(zhì)氧化膜厚一般50-100um。

2、硬度不同

硬度：普通氧化一般HV250-350，硬質(zhì)氧化一般HV350-550。

3、溫度不同

普通18-22℃左右，有添加劑的可以到30℃，溫度過高易出現(xiàn)粉末或裂紋；硬質(zhì)氧化一般在5℃及以下，相對(duì)來說溫度越低硬質(zhì)越高。

氧化膜生成過程

在酸性溶液中，鋁陽極在外電流作用下氧化時(shí)，同時(shí)發(fā)生兩個(gè)過程：氧化膜的生成和氧化膜的溶解。只有當(dāng)成膜的速度超過膜溶解的速度時(shí)，鋁表面才有氧化膜的實(shí)際存在。

槽液通電后，水首先被電解，因而在陽極上生成新生態(tài)氧。由于氧原子具有很強(qiáng)的活性，極易與鋁發(fā)生反應(yīng)，在鋁件表面上生成三氧化二鋁膜層，在氧化膜形成的同時(shí)，由于溶液中酸（如硫酸）的作用，膜又不斷地被溶解。

三氧化二鋁是不導(dǎo)電的，氧化膜的形成后本會(huì)使鋁表面與溶液絕緣，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)停止，但由于化學(xué)溶解作用，使氧化膜具有許多微孔，電解液可以滲入到鋁基體表面，因而，使氧化膜的形成與溶解反應(yīng)不斷地進(jìn)行。

但當(dāng)氧化膜達(dá)到一定厚度時(shí)，表面不再生成氧化膜（原因：這層氧化膜不導(dǎo)電，但生成氧化膜必須要有電流，當(dāng)氧化膜的厚度逐漸增加，其導(dǎo)電性越來越差，此時(shí)氧化膜的生成速度小于溶解速度，便不再繼續(xù)生成。

想要氧化膜繼續(xù)增加，有兩個(gè)核心因素：

1、增加電壓。硬質(zhì)陽極氧化的初始電壓和時(shí)間對(duì)氧化膜質(zhì)量也有很大影響。如果初始電壓過大，則會(huì)導(dǎo)致電流增加，焦耳熱和生成熱急劇增加，溶解速率急劇增加。氧化膜柔軟、無光澤、呈粉末狀且不耐磨。對(duì)于氧化處理時(shí)間，一般來說，氧化膜厚度隨氧化處理時(shí)間的延長而增加，但在一定時(shí)間后，如果施加的電壓不增加，氧化膜實(shí)際上不會(huì)增加。如果時(shí)間繼續(xù)延長，氧化膜硬度低，粉末疏松。相反，氧化處理時(shí)間太短，氧化膜厚度薄且不耐磨。

2、控制溫度。常規(guī)氧化一般在常溫下（20-25°C）進(jìn)行。而硬質(zhì)氧化的氧化溫度在≤5°C。冷卻設(shè)備使電解液強(qiáng)行降溫，攪拌是為了使整槽電解液溫度均勻，以利于獲得較高質(zhì)量的硬質(zhì)氧化膜。

硬質(zhì)氧化特點(diǎn)：

1、成本高。由于其氧化需要更長的時(shí)間和更長的電壓，需要有一個(gè)單獨(dú)的氧化槽。硬質(zhì)氧化的槽液有區(qū)別于普通氧化槽液，前者溫度更低、硫酸濃度更低。對(duì)于銅含量大于5%或硅含量大于8%的變形鋁合金，或者高硅的壓鑄造鋁合金，應(yīng)考慮增加一些陽極氧化的特殊措施。例如：對(duì)于2XXX系鋁合金，為了避免鋁合金在陽極氧化過程中被燒損，可采用385g/L的硫酸加上15g/L草酸作為電解槽液，電流密度也應(yīng)該提高到2.5A/dm以上。

2、溫度要求低。硬質(zhì)氧化的氧化溫度要求≤5°C，因此進(jìn)行硬質(zhì)氧化需要配備一臺(tái)除冷機(jī)，以專門去降低它的溫度。如果溫度過高，溶液和電極會(huì)因焦耳效應(yīng)而過熱。氧化膜溶解速度加快，硬度降低，表面粗糙、疏松、呈粉末狀。

工藝方法

硬質(zhì)陽極氧化電解方法很多，例如：硫酸、草酸、丙二醇、磺基水楊酸及其它的無機(jī)鹽和有機(jī)酸等。所用電源可分為直流、交流，交直流疊加，脈沖及疊加脈沖電源等幾種，廣泛應(yīng)用的有硫酸（草酸/混酸型）硬質(zhì)陽極氧化法這三種硬質(zhì)陽極氧化。

硬質(zhì)陽極氧化的電解液時(shí)在-10℃～+5℃左右的溫度下電解。由于硬質(zhì)陽極氧化所生成的氧化膜層具有較高的電阻，會(huì)直接影響到電流強(qiáng)度的氧化作用。

硫酸/草酸硬質(zhì)氧化與普通陽極氧化無本質(zhì)差異，混酸型硬質(zhì)氧化存在以下附加反應(yīng)：

1 .陰極反應(yīng)：4H+ +4e=2H2↑

2. 陽極反應(yīng)：4OH－－4e=2H2O+O2↑

3. 鋁氧化：陽極上析出的氧呈原子狀態(tài),比分子狀態(tài)的氧更為活潑，更易與鋁起反應(yīng)：2Al+3O→Al2O3

4 .氧化于陽極膜溶解的動(dòng)平衡： 氧化膜隨著通電時(shí)間的增加，電流增大而促使氧化膜增厚。與此同時(shí)，由于（Al2O3）的化學(xué)性質(zhì)有兩重性，在硫酸溶液中氧化膜液發(fā)生溶解，只有氧化膜的生成速度大于溶解速度，氧化膜才有可能增厚。當(dāng)氧化速度過分大于溶解速度時(shí)，鋁和鋁合金制件表面易生成帶粉狀的氧化膜。

硬質(zhì)氧化影響因素

鋁合金表面是否能生成優(yōu)質(zhì)的硬質(zhì)氧化膜層，關(guān)鍵取決于電解液濃度和溫度。

1、濃度

采用硫酸電解液進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化時(shí)，一般在10%～30%濃度范圍內(nèi)，濃度低時(shí)，氧化膜硬度高，特別是純鋁比較明顯，但對(duì)銅含量較高的鋁合金（CY12）例外。因?yàn)楹~量較高的鋁合金易生成CuAl2的化合物，這種化合物在氧化時(shí)溶解速度較快，極易燒毀鋁零件。所以一般不適合用低濃度的硫酸電解液，必須在高濃度（H2SO4在 300～400g/L）中進(jìn)行氧化處理或采用交直流電疊加法處理。

2、溫度

電解液溫度對(duì)氧化膜的耐磨性影響極大，溫度下降，鋁合金的陽極氧化膜耐磨性能增高，這是由于電解液對(duì)于膜的溶解速度下降所造成的，為了獲得較高硬度的氧化膜。我們要掌握溫度在±2℃范圍內(nèi)進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理為好。