本课题在现有硬质阳极氧化陶瓷膜制备的研究基础上，对稀土盐硫酸高铈及与有机酸复合添加时对陶瓷氧化膜硬度、成膜速度及耐磨性方面的影响进行研究，以进一步探究制备高硬度铝合金Al2O3陶瓷膜的新技术。本文采用6061铝合金最佳氧化工艺参数，以硬度、成膜速度作为主要评价指标，用显微硬度计（MVC-1000JMT1）及数字式覆层测厚仪（TT230）测定氧化膜硬度及厚度，优选出硫酸高铈的最佳浓度为0.8mmol/L。以硫酸浓度、氧化温度作为变量，确定出含硫酸高铈电解液最佳硫酸质量分数为14%，氧化温度为-2℃。通过计算机显微图像分析仪（XJP-6A）分析氧化膜的微观形貌，利用摩擦试验机（MM-200）测氧化膜摩擦系数，结果表明：同温度条件下含硫酸高铈电解液中制备的氧化膜较普通硬质氧化膜的光洁度、致密性更好，温度升高到0℃以上时无普通硬质氧化会出现的蚀坑，且温度升高时膜层外观质量下降趋势明显变弱，这可能是基于Ce4+特殊电子结构对氧化膜转化起到催化效应，且能阻碍已形成氧化膜在硫酸电解液中的溶解。进一步添加有机酸：5-磺基水杨酸、柠檬酸、草酸，比较不同浓度下氧化膜微观硬度及成膜速度，选择柠檬酸作为与硫酸高铈最佳协同作用的有机羧酸，且最佳浓度为0.18mol/L。以氧化时间及电流密度两个重要参数为变量，比较不同参数下膜层的微观硬度及成膜速度，结果表明，复合添加剂下，电流密度为4.5A/dm2，氧化时间在50-70min内时能制备出硬度达到520HV以上的Al2O3陶瓷膜。通过SEM扫描电镜分析氧化膜表面形貌，发现添加硫酸高铈后的氧化膜微观形貌较普通硫酸硬质阳极氧化膜致密、平整，而与柠檬酸复合添加时氧化膜致密度、光洁度得到极大提升。通过EDS能谱分析发现，Ce4+并未进入氧化膜参与膜层组成。有机酸根离子与Ce4+发生络合反应，生成的络合离子从氧化反应表面搬运H+，加速膜层生长，且酸根离子和溶解出的Al3+也能发生络合反应参与搬运H+的过程，氧化膜快速生长，使单胞排列紧密规则，氧化膜性能得以提高。柠檬酸含有三个氢键，可能是较其它含两个氢键的有机酸效果更好的因素。此外，本文还对不同基体厚度，相同氧化条件下的6061铝合金的硬质阳极氧化膜成膜情况及膜层硬度、厚度进行分析，发现铝基体越厚，受氧化热影响其基体内部温度升高幅度越小，对氧化膜后期生长带来的负面影响越小，相应膜层生长速率越快，而多孔层受硫酸腐蚀度越小，生成氧化膜越厚，膜层硬度值越高。同时解释了为什么同一零件不同基体厚度段在硬质氧化处理后各部位氧化膜质量存在差异。