氧化膜的生成机理与普通硫酸阳极化相同，但为获得厚而硬的膜层需强制冷却电解液，采用高电压和大电流使膜的生成速度远大于溶解速度。由于氧化条件的改变，使膜层结构亦发生变化，
增厚电阻增加，孔隙率减小，故电压升高，这阶段时间越长，生长速度与溶解速度达到平衡的时间也越长，其厚度不断增加；第4段电压急剧上升，达到一定值时发生电火花击穿。这是由于电压高，膜孔内析氧加速，且扩散困难，积累的氧气又导致膜电阻增加，电压剧增，孔内热量引起气体放电产生火花。电火花击穿电压，所以第4段氧化时间不宜太长，通常为90min～100min。
硬质层也是双层结构，其区别在于比普通膜的阻挡层厚度约大10倍，孔壁也如此，这是硬度高的基本原因。然而孔隙率比普通膜少7倍～8倍，只有2％～6％。硬质膜基组杂乱无章，互相干扰，出现一种特殊的棱柱状，导致膜内应力大，甚至引起开裂。合金元素和电解分解产物在膜壁中的残留，引起膜色泽深暗
