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通常将膜层厚度在20μm以上，硬度在3500以上的膜层称为硬质阳极氧化膜。硬质阳极氧化工艺是 将氧化膜的硬度和耐磨性作为其主要特征的一种工艺。铝合金的硬质阳极氧化工艺起源于二战期间并在五十年代后广泛应用于众多领域。目前广泛使用的典型工艺有： 1)在硫酸电解液中进行的硬质阳极氧化工艺；2)在有机酸电解液中进行的硬质阳极氧化工艺；3)在混合电解液中进行的硬质阳极氧化工艺等。而较近创新技术可归结如下：1)添加剂的使用；2}散热条件的改进(如MEAA法，即“微空气的搅拌’；3)电气条件的改进(如恒功率硬质阳极氧化工艺的应用)等。运用添加剂的特殊硬质阳极氧化处理和没有添加剂的普通硬质阳极氧化处理各自所生成的氧化膜的对比表。
铝合金硬质阳极氧化膜的生成是 两种不同化学反应同时进行的结果。一种是 铝与阳极析出的氧进行作用生成Al2O3的电化学反应；另一种是 电解液对Al2O3不断地溶解的化学反应。只有当氧化膜的生长速度大于溶解速度时，氧化膜才能顺利地长大并保持一定厚度，而且随着铝合金阳极氧化电解液的种类不同，可以得到阻挡型的氧化膜和多孔型的氧化膜。如果在含有硼酸一硼酸钠混合pH值为(5-7)的水溶液中和在马来酸或乙二醇等水溶液中进行阳极氧化时，能得到阻挡型的氧化膜。但由于电解液溶解氧化膜的能力较差，故会在铝表面上形成致密而薄、厚度为00.01~0.06)pin的纯Al2O3膜。金属表面处理膜硬度高，绝缘性好，称为阻挡层。铝在硫酸、铬酸、草酸等酸性溶液中阳极氧化时，可得到多孔质型的氧化膜。多孔质型氧化膜也称为复合氧化膜，由两层膜组成。靠基体铝的一层叫阻挡层，外面的一层叫多孔质层。
铝合金硬质阳极氧化膜具有以下特点：1)提高涂层结合力：紧密结合的阳极氧化膜对大多数涂层属于化学活性表面，为后面的表面处理提供了极好的基底。2)提高抗腐蚀特性：氧化膜作为腐蚀性介质的阻挡层，可防止大气、酸、碱等的渗透，保护铝合金机体，提高其抗腐蚀性能。3)提高硬度特性：氧化膜厚度为(25~100)μm，并具有很高的硬度，能满足工况对耐磨性的要求。4)具备绝缘性能：氧化膜是 电绝缘性的，根据基体及其膜层的厚度，其击穿电压范围为几伏到数千伏。5)提高耐高温特性：氧化膜是 热的不良导体，在短时间内能承受1500℃的高温。6)改善表面装饰特性：氧化膜具有一定的光泽和耐磨性，大部分建筑用铝合金均以阳极氧化作为较终表面处理工艺，而且还可通过不同工艺可得到各种彩色氧化膜。
铝阳极氧化以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。经过阳极氧化处理，铝表面能生成几个微米———几百个微米的氧化膜。比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。
铝合金阳极氧化常见故障及分析
(1)铝合金制品经硫酸阳极氧化处理后，发生局部无氧化摸，呈现肉眼可见的黑斑或条纹，氧化膜有鼓瘤或孔穴现象。此类故障虽不多见但也有发生。
上述故障原因，一般与铝和铝合金的成分、组织及相的均匀性等有关，或者与电解液中所溶解的某些金属离子或悬浮杂质等有关。铝和铝合金的化学成分、组织和金属相的均匀性会影响氧化膜的生成和性能。纯铝或铝镁合金的氧化膜容易生成，膜的质量也较佳。而铝硅合金或含铜量较高的铝合金，氧化膜则较难生成，且生成的膜发暗、发灰，光泽性不好。如果表面产生金属相的不均匀、组织偏析、微杂质偏析或者热处理不当所造成各部分组织不均匀等，则易产生选择性氧化或选择性溶解。若铝合金中局部硅含量偏析，则往往造成局部无氧化膜或呈黑斑点条纹或局部选择性溶解产生空穴等。另外，如果电解液中有悬浮杂质、尘埃或铜铁等金属杂质离子含量过高，往往会使氧化膜出现黑斑点或黑条纹，影响氧化膜的抗蚀防护性能。
(2)同槽处理的阳极氧化零件，有的无氧化膜或膜层轻薄或不完整，有的在夹具和零件接触处有烧损熔蚀现象。这类故障在流酸阳极氧化工艺实践中往往较多发生，严重影响铝合金阳极喷砂氧化质量。
由于铝氧化膜的绝缘性较好，所以铝合金制件在阳极氧化处理前必须牢固地装挂在通用或专用夹具上，以保证良好的导电性。导电棒应选用铜或铜合金材料并要保证足够接触面积。夹具与零件接触处，既要保证电流自由通过，又要尽可能减少夹具和零件间的接触印痕。接触面积过小，电流密度太大，会产生过热易烧损零件和夹具。无氧化膜或膜层不完整等现象，主要是 由于夹具和制件接触不好，导电不良或者是 由于夹具上氧化膜层未彻底清除所致。
(3)铝合金硫酸阳极氧化处理后，氧化膜呈疏松粉化甚至手一摸就掉，特别是 填充封闭后，制件表面出现严重粉层，抗蚀性低劣。这一类故障多发生在夏季，尤其是 没有冷却装置的硫酸阳极化槽，往往处理1-2槽零件后，疏松粉化现象就会出现，明显地影响氧化膜的质量。
由于铝合金阳极氧化膜电阻很大，氧化铝厂在阳极氧化工艺过程中会产生大量焦耳热，槽电压越高产生热量越大，从而导致电解液温度不断上升。所以在阳极氧化过程中，必须采用搅拌或冷却装置使电解液温度保持在一定范围。一般情况下，温度应控制在13～26℃，氧化膜质量较佳。若电解液温度超过30℃，氧化膜会产生疏松粉化，膜层质量低劣，严重时发生―烧焦‖现象。另外，当电解液温度恒定时，阳极电流密度也必须予以限制，因为阳极电流密度过高，温升剧烈，氧化膜也易疏松呈粉状或砂粒状，对氧化膜质量十分不利。
(4)偶然发生铝合金硫酸阳极氧化后氧化膜暗淡无光，有时产生点状腐蚀，严重时黑色点状腐蚀显著，导致零件报废，引起较大损失。
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