铝合金氧化膜对铝合金有很好的保护作用,可以提高其耐腐蚀性、耐磨性及装饰等性能,使铝合金具有更广泛的应用。硬质阳极氧化与普通阳极氧化相比,氧化膜更厚,更致密、硬度更高,在整机及零部件都有十分广泛的应用。当今的铝合金硬质阳极氧化通常在硫酸体系的电解液中进行,硫酸浓度普遍为15%-35wt%,氧化温度为-8℃～0℃温度范围,无论在经济效益和社会效益上都很不理想,环境的污染也较大,且氧化膜的性能不高（如硬度普遍在200-450HV,难以突破500HV）,难以满足现代工业发展的要求。近年来,在硫酸电解液中添加有机酸,配制成硫酸-有机酸体系的电解液,虽然有机酸可以在一定程度上提高阳极氧化的温度,但并没能降低硫酸浓度,氧化膜的性能也没有明显提高,而在某些情况下,氧化膜的厚度和硬度还有所下降。常用的有机酸添加剂为草酸、柠檬酸、丙二酸、酒石酸及苹果酸等。有一些以纯有机酸或混合酸作为电解液,在进行阳极氧化时,氧化膜的均匀性好,表面光洁,但氧化电压迅速升高,普遍在100V以上,生成的氧化膜很薄,要得到较厚的膜层需要更高的氧化电压,硬度却大幅度降低。而以机酸为主添加无机酸形成电解液进行阳极氧化的研究较少,特别是以苹果酸为主的电解液（苹果酸-硫酸体系）进行铝合金阳极氧化的研究还未见到。本文基于提高氧化膜的性能、降低能耗和减少环境的污染为目的,以苹果酸为主,添加少量硫酸,形成苹果酸-硫酸电解液。采用自制的表面处理工作站EST研究了在不同浓度的苹果酸电解液中添加不同的硫酸量对6061铝合金硬质氧化膜性能的影响,并用OEM、SEM、XRD、维氏硬度计、手持涡流测厚仪、电化学实验等手段测试与分析了阳极氧化膜的性能和微观结构,探索了氧化膜的生长方式。结果表明,用单一苹果酸形成的电解液（20wt%）进行硬质氧化,氧化膜均匀,但是氧化膜薄（5μm）、硬度低（144HV）,氧化电压迅速升高（大于200V）;而在单一硫酸电解液（硫酸浓度3-9 wt%）中进行硬质阳极氧化,获得的氧化膜不均匀,氧化膜成“岛状”,随硫酸浓度的降低,氧化膜的不均匀程度增加,不能形成完整的氧化膜。在苹果酸电解液中添加硫酸后,能形成均匀而完整的氧化膜,氧化膜的厚度、硬度和耐腐蚀性都有较大提高,膜厚大于40μm,硬度能达到500HV以上,并随着苹果酸及硫酸的浓度增加而增,当苹果酸及硫酸的浓度分别为20wt%和6wt%,氧化膜的膜厚和硬度最大,最终氧化电压在40V左右,苹果酸及硫酸的浓度继续增加,膜厚和硬度反而有所下降。由微观分析可见,用单一硫酸电解液进行阳极氧化,氧化膜在铝基体表面以“缺陷择优方式”生长,表现为氧化膜以“岛状”形式生长。而用单一苹果酸形成的电解液（20wt%）进行硬质氧化,氧化膜均匀生长;在苹果酸-硫酸电解液中进行硬质阳极氧化,由于苹果酸大分子在阳极表面的缺陷处附着,并起到缓蚀作用,使氧化膜的“岛状”生长方式受到较大程度抑制,均匀生长的程度增大,形成完整的氧化膜。为了结合实际工业生产,将本研究中的硬质阳极氧化工艺中的关键参数（氧化电流值）按照氧化时间进行阶段上升,在氧化初期使用较小的电流密度,当氧化膜生长到一定厚度时再将电流增加到预定值。结果表明,在此工艺条件下,氧化膜的膜厚和硬度有一定程度的提高,可以有效提升电流密度和生产效率。