随着全球节能、环保、绿色制造的要求日益提高,轻量化材料的作用越来越突出。就金属材料而言,铝合金是常见的镁、铝、钛轻金属合金中的一种,在工业的各行各业得到了广泛应用。为了面对复杂的使用环境和苛刻的应用要求,铝合金表面通常需要进行表面处理,常用的处理方法为阳极氧化法。然而,现有制备氧化膜的各种方法存在不少的问题,主要体现在能耗、成本、环境、氧化膜性不高等方面,电解液是十分关键的影响因素之一。目前,铝合金阳极氧化所用电解液有无机酸类电解液、有机酸类电解液、无机酸中添加有机酸的电解液和有机酸中添加无机酸的电解液等。硫酸阳极氧化法是最常见的无机酸阳极氧化,根据铝合金中元素和成分的不同,硫酸浓度一般为12-40wt.%,氧化温度-8~30℃的温度范围,低温时为硬质阳极氧化,硬度普遍在200-450HV,氧化膜膜层较疏松,很难达到600HV。可见,硫酸浓度高、氧化温度低、氧化膜性能不高,耗能较大,对环境的污染也较大。为了克服这些问题,在硫酸电解液中添加一些有机酸,配制成硫酸有机酸体系的阳极氧化电解液,在一定程度上可提高阳极氧化的温度,甚至可以在常温下进行阳极氧化,但是并不能大幅度地减少硫酸浓度,阳极氧化膜的性能不高的问题依旧没有有效解决,有些甚至使氧化膜的厚度与硬度下降。有机酸作为添加剂,常用的有机酸主要有草酸、柠檬酸、丙二酸、酒石酸、苹果酸等。以单一有机酸或者混合有机酸当作电解液制备的氧化膜,其氧化膜的均匀性较好,表面整洁、有光泽,但是氧化膜较薄,最终氧化电压较高,甚至在100-200 V或以上,如果要得到较厚的膜层,则需要更高的氧化电压,但是硬度反而下降。在有机酸中添加硫酸的电解液进行阳极氧化,这是目前研究开发更有效的阳极氧化方法的一种趋势,主要以酒石酸、柠檬酸和苹果酸为较多,氧化膜的性可得到较好的提高,同时减少了电解液中硫酸的含量,但这方面的研究在氧化膜的生长规律、氧化电压的变化规律、有机酸种类、硫酸添加量的影响等仍然存在较多的局限性,特别是以丙二酸与草酸作为混合有机酸,添加少量硫酸的电解液进行阳极氧化的研究还十分少见。本文基于有机酸添加少量硫酸制备高性能阳极氧化膜为主要目的,同时降低氧化电压、减低能耗和环境的污染。以丙二酸草酸配成的混合有机酸,将变形铝合金6061作为对象,研究少量硫酸对阳极氧化膜的影响。采用自主开发的EST多功能表面处理工作站研究了在不同含量的丙二酸草酸混合电解液及添加少量硫酸对6061铝合金硬质氧化过程中电压的变化规律、氧化膜性能的影响,并对氧化膜的生长机制进行了较深入的分析。使用OEM、SEM、XRD、维氏硬度计（HVC-30Al）、手持涡流测厚仪（TR200）、电化学实验等手段对阳极氧化膜的性能和微观结构进行研究与分析。实验结果表明,用丙二酸草酸组成的电解液（丙二酸80g/L,草酸40g/L）进行硬质氧化,阳极氧化膜均匀,但是氧化膜膜层较薄（27.2μm）、硬度较高（506.3HV）,但是未达到600HV,阳极氧化电压高（最终氧化电压大于130V）,在实验范围内。在丙二酸和草酸组成的电解液种添加少量硫酸后,氧化电压下降幅度较大,并随着硫酸添加量的增大下降幅度越大。而氧化膜的硬度和厚度却随硫酸添加量的增加,氧化膜的厚度和硬度分别能达到45.2μm和650.1HV（硫酸添加量为2.4-3.2 g/L）,但硫酸添加量超过3.2 g/L后,氧化膜的厚度和硬度反而下降,氧化膜成膜不均匀。结合现有阳极氧化理论,从实验分析可以认为,阳极氧化膜的生长总是从基体表面的缺陷处开始的,用有机酸电解液进行阳极氧化时,由于有机酸的腐蚀性较弱,虽然基体表面的微观缺陷程度不同,但能均匀氧化成膜。而单一硫酸配制的电解液,当硫酸浓度较低时（一般硫酸浓度≤6wt.%）氧化膜不能均匀成膜。在丙二酸和草酸配制的有机酸电解液中添加少量硫酸,当硫酸添加量小于3.2 g/L（大约0.3wt.%）,以有机酸腐蚀为主,硫酸促进氧化膜孔形成,两者协同作用使氧化膜稳定而均匀的而生长。当硫酸添加量大于3.2 g/L时,电解液的腐蚀性增强,混合酸中的硫酸的腐蚀作用过大,导致基体表面上的一些缺陷优先氧化成膜,可看成是氧化膜“缺陷择优方式”生长,氧化膜成膜不均。最终得到最佳成分的电解液,即:丙二酸约80g/L,草酸约40g/L,硫酸添加量2.4-3.2g/L。为了进一步扩大应用,将该电解液用于铸造铝硅合金ZL104,制备了铝合金试片和喷油嘴硬质阳极氧化膜,氧化温度5℃,氧化时间为40 min。最终氧化电压为85V,氧化膜的硬度和厚度分别为520HV和40μm,明显优于用其他有机混合酸和硫酸电解液进行阳极氧化获得的氧化膜。