硬质氧化与普通氧化的区别

1、厚度不同

硬质氧化比普通氧化厚度厚，一般普通氧化膜厚8-12um，硬质氧化膜厚一般50-100um。

2、硬度不同

硬度：普通氧化一般HV250-350，硬质氧化一般HV350-550。

3、温度不同

普通18-22℃左右，有添加剂的可以到30℃，温度过高易出现粉末或裂纹；硬质氧化一般在5℃及以下，相对来说温度越低硬质越高。

氧化膜生成过程

在酸性溶液中，铝阳极在外电流作用下氧化时，同时发生两个过程：氧化膜的生成和氧化膜的溶解。只有当成膜的速度超过膜溶解的速度时，铝表面才有氧化膜的实际存在。

槽液通电后，水首先被电解，因而在阳极上生成新生态氧。由于氧原子具有很强的活性，极易与铝发生反应，在铝件表面上生成三氧化二铝膜层，在氧化膜形成的同时，由于溶液中酸（如硫酸）的作用，膜又不断地被溶解。

三氧化二铝是不导电的，氧化膜的形成后本会使铝表面与溶液绝缘，导致电化学反应停止，但由于化学溶解作用，使氧化膜具有许多微孔，电解液可以渗入到铝基体表面，因而，使氧化膜的形成与溶解反应不断地进行。

但当氧化膜达到一定厚度时，表面不再生成氧化膜（原因：这层氧化膜不导电，但生成氧化膜必须要有电流，当氧化膜的厚度逐渐增加，其导电性越来越差，此时氧化膜的生成速度小于溶解速度，便不再继续生成。

想要氧化膜继续增加，有两个核心因素：

1、增加电压。硬质阳极氧化的初始电压和时间对氧化膜质量也有很大影响。如果初始电压过大，则会导致电流增加，焦耳热和生成热急剧增加，溶解速率急剧增加。氧化膜柔软、无光泽、呈粉末状且不耐磨。对于氧化处理时间，一般来说，氧化膜厚度随氧化处理时间的延长而增加，但在一定时间后，如果施加的电压不增加，氧化膜实际上不会增加。如果时间继续延长，氧化膜硬度低，粉末疏松。相反，氧化处理时间太短，氧化膜厚度薄且不耐磨。

2、控制温度。常规氧化一般在常温下（20-25°C）进行。而硬质氧化的氧化温度在≤5°C。冷却设备使电解液强行降温，搅拌是为了使整槽电解液温度均匀，以利于获得较高质量的硬质氧化膜。

硬质氧化特点：

1、成本高。由于其氧化需要更长的时间和更长的电压，需要有一个单独的氧化槽。硬质氧化的槽液有区别于普通氧化槽液，前者温度更低、硫酸浓度更低。对于铜含量大于5%或硅含量大于8%的变形铝合金，或者高硅的压铸造铝合金，应考虑增加一些阳极氧化的特殊措施。例如：对于2XXX系铝合金，为了避免铝合金在阳极氧化过程中被烧损，可采用385g/L的硫酸加上15g/L草酸作为电解槽液，电流密度也应该提高到2.5A/dm以上。

2、温度要求低。硬质氧化的氧化温度要求≤5°C，因此进行硬质氧化需要配备一台除冷机，以专门去降低它的温度。如果温度过高，溶液和电极会因焦耳效应而过热。氧化膜溶解速度加快，硬度降低，表面粗糙、疏松、呈粉末状。

工艺方法

硬质阳极氧化电解方法很多，例如：硫酸、草酸、丙二醇、磺基水杨酸及其它的无机盐和有机酸等。所用电源可分为直流、交流，交直流叠加，脉冲及叠加脉冲电源等几种，广泛应用的有硫酸（草酸/混酸型）硬质阳极氧化法这三种硬质阳极氧化。

硬质阳极氧化的电解液时在-10℃～+5℃左右的温度下电解。由于硬质阳极氧化所生成的氧化膜层具有较高的电阻，会直接影响到电流强度的氧化作用。

硫酸/草酸硬质氧化与普通阳极氧化无本质差异，混酸型硬质氧化存在以下附加反应：

1 .阴极反应：4H+ +4e=2H2↑

2. 阳极反应：4OH－－4e=2H2O+O2↑

3. 铝氧化：阳极上析出的氧呈原子状态,比分子状态的氧更为活泼，更易与铝起反应：2Al+3O→Al2O3

4 .氧化于阳极膜溶解的动平衡： 氧化膜随着通电时间的增加，电流增大而促使氧化膜增厚。与此同时，由于（Al2O3）的化学性质有两重性，在硫酸溶液中氧化膜液发生溶解，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。当氧化速度过分大于溶解速度时，铝和铝合金制件表面易生成带粉状的氧化膜。

硬质氧化影响因素

铝合金表面是否能生成优质的硬质氧化膜层，关键取决于电解液浓度和温度。

1、浓度

采用硫酸电解液进行硬质阳极氧化时，一般在10%～30%浓度范围内，浓度低时，氧化膜硬度高，特别是纯铝比较明显，但对铜含量较高的铝合金（CY12）例外。因为含铜量较高的铝合金易生成CuAl2的化合物，这种化合物在氧化时溶解速度较快，极易烧毁铝零件。所以一般不适合用低浓度的硫酸电解液，必须在高浓度（H2SO4在 300～400g/L）中进行氧化处理或采用交直流电叠加法处理。

2、温度

电解液温度对氧化膜的耐磨性影响极大，温度下降，铝合金的阳极氧化膜耐磨性能增高，这是由于电解液对于膜的溶解速度下降所造成的，为了获得较高硬度的氧化膜。我们要掌握温度在±2℃范围内进行硬质阳极氧化处理为好。