JUSCO-CEHM佳士克_kashima coat 超润滑硬质阳极氧化工艺及药水提供

 

 

 

表面处理技术报告 · SURFACE TREATMENT

超润滑硬质阳极氧化 Kashima Coat

工艺制备与药水选型

（Issued on: JUSCO-CHEM 佳士克）

两步电解法：多孔硬质阳极氧化 + 二硫化钼（MoS₂）孔内析出

整理日期：2026-08-27 适用：滑动零部件耐磨·自润滑表面处理

 

 

重要澄清：工艺归属

一、总体工艺路线

二、1次电解：硬质阳极氧化药水选型

三、2次电解：MoS₂ 析出（润滑引入）药水选型

四、材料（铝合金）选型

五、性能对比

六、质量控制与失效要点

引用与来源

 

 

Kashima Coat 并非“株式会社宫木电机制作所（MIYAKI ELECTRIC MFG.）”开发。两家公司汉字都写作“宫木”、读音同为 MIYAKI（ミヤキ），但为两家完全不同的企业：

• 株式会社宮木電機製作所（MIYAKI ELECTRIC MFG.，京都府龟冈市，1918年创业）：防爆电气设备、配电盘、控制设备制造商；

• 株式会社ミヤキ（MIYAKI，静冈县滨松市，1981年设立）：铝阳极氧化表面处理专业厂商，Kashima Coat 的开发者。

.  株式会社JUSCO-CHEM    乃 Kashima Coat中国大陆&越南市场第一技术承接者。

官方公开的工艺本质是两步电解法，并非简单的表面涂覆：

• 1次电解：先生成多孔硬质阳极氧化（Al₂O₃）皮膜，每 cm² 有数十亿~700亿个规则排列的纳米级纵向微孔——这是“硬”的来源（HV400）；

• 2次电解：将 MoS₂ 微细化后，通过二次电解/电泳作用使其从孔底部向孔口方向逐层填充，最终填满至设定膜厚——这是“滑”的来源。

关键突破：传统做法（特氟龙、石墨、MoS₂、WS₂ 用有机粘结剂涂覆烧结）因粒子粒径（最小约 0.3μm 级）远大于微孔孔径，无法进入孔内，润滑层浮在表面、易剥落。Kashima Coat 的核心是把 MoS₂ 细化到能进入纳米孔，并在孔内“从基底部析出”，润滑成分嵌在皮膜内部、不流失。

专利提示：本工艺受株式会社ミヤキ专利保护（国内专利14件、商标38国注册，自行车悬挂领域与 FOX 公司独家合作）。以下为按此原理可复现的通用工艺框架与药水选型思路，具体专利配方不公开，量产前请做专利检索与授权评估。

图1　Kashima Coat 工艺流程图：前处理 → 1次电解成孔 → 2次电解 MoS₂ 析出填充 → 后处理；下方为皮膜剖面三阶段示意

这是工艺的地基，直接决定孔的密度、深度与皮膜硬度。

表1　硬质阳极氧化 1次电解药水与工艺参数选型

项目	选型范围	说明
主酸	硫酸（H₂SO₄）15~20wt%（可 10~30%）	最成熟的硬质阳极氧化浴，孔密度高、孔径可控
添加剂	草酸 1~2%、酒石酸、磺基水杨酸等有机酸	与硫酸复合，抑制溶解、皮膜更致密、硬度更高、减少烧蚀
浴温	0~10℃（更硬可 −5~+5℃）	必须配冷冻机+强力搅拌，高温会溶解已生成皮膜、导致“烧粉”
电流密度	2~5 A/dm²	为普通阳极氧化的 2~5 倍，需按合金牌号做斜坡升流
电压	25~120V，随膜增厚爬升	普通铝阳极氧化<18V，硬质明显更高，需整流器余量
时间	45~120 min	膜厚 ≈ 电流密度×时间，目标 25~100μm
阴极	铅板或石墨	铅板常用，注意表面氧化膜导电性
搅拌/冷却	空气搅拌+强制循环+热交换	高电流密度产生大量焦耳热，必须强冷却

 

药水选型经验：追求高硬度厚膜选“硫酸+草酸”复合浴；5000/6000 系铝均匀性更友好；含铜（2000系）、高硅压铸（ADC12/A380）等难处理合金需专用工艺（ミヤキ 另有 MD 工艺专门解决压铸件问题）。

图2　硬质阳极氧化 vs 普通阳极氧化：关键工艺参数对比（柱顶为典型范围）

图3  膜厚随处理时间增长曲线（示意图）：膜厚 ≈ 电流密度 × 时间

图4硬质阳极氧化典型电压爬升曲线：恒流→恒压（示意图）

这是“超润滑”的核心段，也是最难的部分。

前置条件：MoS₂ 必须纳米化/微细化到能进入阳极氧化微孔（孔径通常几纳米~几十纳米）。可用的前驱体体系：

• 钼酸盐+硫源体系：钼酸钠（Na₂MoO₄）或钼酸铵 + 过量 S²⁻ 源（硫代钼酸铵 (NH₄)₂MoS₄、硫化钠等），在碱性/弱碱电解液中形成硫代钼酸根，再经电化学还原在孔内析出 MoS₂；

• 电泳沉积路线：MoS₂ 纳米颗粒分散液 + 带电分散剂，借助二次电解电场使颗粒电泳进入孔内并沉降。

二次电解参数要点：低电流/恒电位控制，让 MoS₂ 从孔底优先沉积而非堵住孔口；控制液温与 pH 稳定；可多次循环以填满膜厚。

表2　铝合金材料选型

适合程度	牌号	说明
优	1000系纯铝、5000系（5052等）、6000系（6061/6063等）	成膜均匀、孔结构规整，最适合作 Kashima Coat 类处理
一般	7000系（7075等）	可处理，膜色偏暗，需调参数
难	2000系（2024含铜）、高硅压铸件（ADC12/A380）	铜/硅富集相导致膜不均匀、硬度差，压铸件需专用 MD 类工艺
禁用	高锌镁铸造件等	成膜差、易烧蚀

 

后续加工：膜厚允许范围内可研磨、抛光（lapping/polishing）恢复高精度滑动面——这是其用于精密滑动件的原因之一。

图5耐磨性对比：Kashima Coat 约为硬质阳极氧化 4 倍、硬质镀铬 3 倍（相对耐磨指数，硬质阳极氧化=1）

图6摩擦系数对比：MoS₂ 使摩擦系数降至约 1/2~1/3

• 硬度：HV400 陶瓷级硬度；每 cm² 含数百亿至 700 亿个微细孔；

• 耐磨性：往复滑动耐久试验约为硬质镀铬的 3 倍、硬质阳极氧化的 4 倍；耐久性约为普通硬质阳极氧化的 3~5 倍；

• 低摩擦：MoS₂ 使摩擦系数降低约 50~70%（降至 1/2~1/3），有效防止咬死、卡滞、烧伤；

• 附加优势：处理后仍可抛光/研磨满足高精度滑动件要求；热稳定性好，适配高性能发动机部件；可实现无供油（干式）滑动。

• 判别“真假”：真 Kashima Coat 呈钼浸渍后的棕褐色系，本质是皮膜结构 + MoS₂ 内部析出；仅“颜色像”的仿制品（表面涂覆/染色）在摩擦系数、耐磨寿命、低温性能、咬死抗性上完全不同，运输机械/工业设备领域可能引发事故；

• 高温限制：MoS₂ 本身耐高温，但滑动工况超过 100℃ 时，Al 基体与氧化铝皮膜热膨胀系数差异会产生热应力，可能诱发微裂纹——高温件设计需综合膜厚、零件形状、温变幅度评估；

• 批次稳定性：孔密度（数十亿~700亿/cm²）与 MoS₂ 填充深度是核心 QC 项，建议用 EPMA 断面观察 + 往复滑动耐磨试验（如 HEIDON 型表面试验机、500g 载荷）验收。

株式会社官网产品页：Kashima Coat 技术特性与耐磨/摩擦数据（www.jusco-chem.com）

硬质阳极氧化通用工艺参数：MISUMI 技术资料、HEIDON 试验条件等

学术文献：电化学法 AAO 嵌入 MoS₂（PMC10934346，5052 铝）

注：图3/图4 为示意图；图5 中“普通阳极氧化”为约值，仅作量级参考。