铝合金活塞材料主要成分为铝、硅合金，为了增强材料强度和拉伸性能还加入镍、铜等微量元素。现代乘用车汽油发动机活塞负荷和压缩比越来越高，对活塞的耐高温和高强度性能要求也越来越高，为了增强活塞环槽的强度、耐磨性能和密封性能，现在大部分汽油机活塞都要对活塞第一环槽进行硬质阳极氧化处理。
铝合金硬质阳极氧化液成分一般分为铬酸、草酸和硫酸等。其中硫酸硬质阳极氧化工艺是最为简单、稳定、低成本的工艺，适用范围较广。
硬质阳极氧化的机理如下：
阳极水放电析出氧，与阳极上的工件生成氧化膜，同时伴有溶液温度上升的现象。反应式如下：
H2O-2e-→[O]+2H+
2Al+3[O]→Al2O3
阴极氢离子得到电子，生成氢气：
2H++2e-→H2↑
同时，氧化膜和铝在酸溶液中发生化学溶解。
2Al+6H+→2Al3++3H2↑
Al2O3+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2O
氧化膜的生成与溶解同时在溶液中进行，只有当生成速度大于溶解速度时，膜才能不断增长。
铝活塞硬质阳极氧化中各工艺参数对生成的氧化膜的影响：
（1）硫酸浓度：硫酸浓度越高，生成氧化膜越厚。但过高浓度的硫酸会提高氧化膜的溶解速度，使膜层孔隙多，硬度降低。硫酸浓度控制320-350g/l比较合适。
（2）铝离子：若阳极氧化液中无铝离子，膜层的耐蚀、耐磨性差；过高的铝离子也会导致膜层的耐蚀、耐磨性差。Al3+含量为1-5g/L时，膜层性能最佳。
（3）有机酸：有机酸的引入可以提高氧化膜的硬度、耐磨性、耐蚀性和均匀性。有机酸吸附在氧化膜上，形成抑制H+浓度变化的缓冲层，降低膜的溶解速度，从而使氧化膜均匀。一般有机酸浓度控制在20-26g/L。
（4）温度：氧化温度是影响膜层性质的主要参数。温度升高，导致溶液对氧化膜的溶解加剧，膜的生成率、厚度和硬度降低。随着阳极的放电，溶液温度在使用过程中会有一定的上升。需要安装冷冻机，将氧化温度控制在0-5℃。
（5）电流密度：在相同条件下，提高电流密度，加快膜的生成速度，提高生产效率。但是若电流过高，会导致溶液温度升高过快，引起形成的膜不均匀，严重时会烧毁工件。
（6）电压：主要影响初始阻挡层的厚度。电压越大，阻挡层越厚，但同时也使氧化膜凹凸不平，摩擦系数变高。
（7）杂质：工件中含铜离子会使氧化膜性能变差，且铜离子会部分溶解进入氧化液，当Cu2+超过一定量时，氧化膜上会出现暗色花纹和斑点。需要定期清理氧化液中的Cu2+。
综上所述：对于铝合金活塞来说，要想得到合格的硬质阳极氧化膜、满足合格的氧化层硬度、厚度、粗糙度和氧化层的完整度、均匀性，必须协调氧化液的各项理化参数以及电流、电压、流量、温度和氧化时间等工艺参数，找到平衡点。
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