三氯化鐵溶液作為不銹鋼的化學腐蝕加工的腐蝕劑的優點如下。
①. 特別適用于用明膠、骨膠與重鉻酸鹽感光劑作抗蝕劑的情況。三氯化鐵不屬于強酸、強堿之列，對上述抗蝕劑的腐蝕極微小，提高了不(bu)銹鋼腐蝕加工的合格率。
②. 用波美相(xiang)對密度計控制和檢測(ce)濃度方便。輔用電子毫伏(fu)計、鉑電極和飽和甘(gan)汞電極測(ce)量電位，能夠準確地(di)控制腐蝕速(su)率。
③. 可使(shi)用鈦泵(beng)(beng)作為循環(huan)壓力泵(beng)(beng)，提(ti)高腐(fu)蝕速率。金屬鈦對三氯化鐵是較穩定的。
④. 腐蝕液氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電位降低(di)后，可以使(shi)廢(fei)液再生，能(neng)將廢(fei)液的氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電位復升至原液水平，降低(di)了成本，避免了環境污染。
一、三氯化鐵溶液腐蝕機理
三(san)氯化(hua)鐵腐蝕不(bu)銹鋼（如1Cr18Ni9)的(de)主要氧化(hua)還(huan)原反(fan)應如下。
鐵與(yu)三氯化鐵反(fan)應生(sheng)成二氯化鐵： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻(ge)與三氯化(hua)鐵(tie)反應生成三氯化(hua)鉻(ge)和二(er)氯化(hua)鐵(tie)： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳與三氯(lv)化鐵(tie)反應(ying)生成二(er)氯(lv)化鎳和二(er)氯(lv)化鐵(tie)：Ni+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2
在25℃時的標準電位查得(de)：
φ(Fe3+/Fe2+)=0.771V
φ(Fe2+/Fe)=-0.44V
φ(Cr3+/Cr)=-0.74V
φ(Ni2+/Ni)=-0.25V
隨著腐蝕過程的進行，體系內三價鐵（Fe3+)減少，二價鐵（Fe2+)、二價鎳（Ni2+)及三價鉻（Cr3+)增加，體系氧化還原電位變負，腐蝕速率下降是腐蝕反應的必然趨勢。
二(er)、工藝(yi)參數
最佳腐蝕工藝配方的確定：通過氧化－還原電位的測定、波美相對密度的測定，不銹鋼腐蝕過程重量變化的精確量度，找出腐蝕規律，求得最佳腐蝕工藝配方及始終點。腐蝕液初始濃度：三氯化鐵溶液42°Bé;初始氧化還原電位560mV以上；腐蝕液氧化－還原電位降至480mV以下，加雙氧水（H2O2)與鹽酸（HCI)混合液將電位提升至540~560mV。
1. 波美相對密(mi)度(du)與(yu)三氯化鐵溶液百分濃度(du)的關(guan)系(xi)圖
見(jian)圖 10-1,在操(cao)作(zuo)(zuo)溫(wen)度(du)30℃時測得。此圖可用作(zuo)(zuo)濃度(du)－波美度(du)換算曲(qu)線。
2. 不(bu)同濃(nong)度的氧化還原電位
用PHS-2C型(xing)酸度計或PZ-26b型(xing)數字(zi)電壓表，用光滑鉑電極為(wei)正(zheng)極，飽和甘(gan)汞(gong)電極（SCE)為(wei)負極，測量溶液的氧化(hua)(hua)還原電位，氧化(hua)(hua)還原電位值(zhi)均(jun)為(wei)相對于SCE電位值(zhi)，溫度30℃,用化(hua)(hua)學(xue)純(chun)或工業級(ji)三氯化(hua)(hua)鐵（FeCl3)配(pei)制溶液，其結(jie)果見表10-1。
由表10-1可(ke)見：隨(sui)著溶(rong)液(ye)濃(nong)度的(de)增加，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)變正(zheng)。對于一定等級一定濃(nong)度的(de)三氯化(hua)(hua)鐵(tie)溶(rong)液(ye)，其氧(yang)(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)基本上應為一定值(zhi)，如果電(dian)(dian)位(wei)(wei)值(zhi)偏(pian)負，意味著部分三氯化(hua)(hua)鐵(tie)被還(huan)(huan)原。工業級三氯化(hua)(hua)鐵(tie)因純度不高，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)較負，42°Bé工業級三氯化(hua)(hua)鐵(tie)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)一般(ban)應比560mV正(zheng)。否則，應加過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫及鹽酸混合液(ye)，將電(dian)(dian)位(wei)(wei)調到比560mV正(zheng)。
3. 腐(fu)蝕(shi)過程(cheng)中腐(fu)蝕(shi)液氧化(hua)還(huan)原電位與(yu)腐(fu)蝕(shi)速率的關系
腐(fu)蝕(shi)過程中三(san)氯化(hua)鐵溶(rong)液氧(yang)化(hua)還原電位(wei)隨時間的變化(hua)見圖10-2.由圖10-2可見，不論溶(rong)液濃度多(duo)大、初始氧(yang)化(hua)還原電位(wei)值多(duo)正，隨著腐(fu)蝕(shi)的進行(xing)，電位(wei)都是下降的。腐(fu)蝕(shi)開始的10min內，電位(wei)很快下降170mV左(zuo)右(you)，以(yi)后的變化(hua)趨(qu)勢逐(zhu)漸減(jian)少(shao)。
4. 腐蝕速(su)率(lv)隨腐蝕時間(jian)的變(bian)化
不(bu)同濃(nong)度的(de)(de)三(san)氯化(hua)(hua)鐵溶液中腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)率(lv)隨腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間的(de)(de)變化(hua)(hua)見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可(ke)見，隨著腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間的(de)(de)增長，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)率(lv)大(da)致趨勢是降低的(de)(de)。聯系圖(tu)10-2氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)隨腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間變得越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)負的(de)(de)規(gui)律，很(hen)容易得到同一濃(nong)度下，氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)越(yue)(yue)正(zheng)，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)率(lv)越(yue)(yue)大(da)的(de)(de)結(jie)論。也就是說(shuo)，濃(nong)度相同，氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)不(bu)同，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)率(lv)也不(bu)同，電(dian)位(wei)值越(yue)(yue)負，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)率(lv)越(yue)(yue)慢。
5. 工業(ye)級和化(hua)學純三氯化(hua)鐵溶液的腐蝕(shi)速率比較(jiao)
用工(gong)業級和化學純三(san)(san)氯化分別配成37°Bé的三(san)(san)氯化鐵溶(rong)液(ye)的電位以及腐(fu)蝕速率見表(biao)10-2。
由表(biao)10-2可見(jian)，雖然配制的(de)(de)溶(rong)液濃度相等，但(dan)因三(san)氯(lv)化鐵的(de)(de)有效(xiao)含(han)量不(bu)同(tong)，化學純的(de)(de)氧化還(huan)原電(dian)位值比工(gong)業級的(de)(de)電(dian)位值正，其腐蝕速率較(jiao)工(gong)業級的(de)(de)大。
三、影響腐蝕速率(lv)的因素
1. 腐蝕液(ye)濃度對腐蝕速率(lv)的影響
4 種不同濃度(du)腐(fu)蝕液腐(fu)蝕304不銹鋼時，腐(fu)蝕量(liang)隨(sui)時間(jian)的(de)變化見(jian)圖10-4。由圖10-4可(ke)見(jian)，35.2°Bé線(xian)(xian)(xian)位居(ju)各(ge)線(xian)(xian)(xian)之上，44.5°Bé線(xian)(xian)(xian)位居(ju)各(ge)線(xian)(xian)(xian)之下(xia)，26.5°Bé線(xian)(xian)(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)(xian)(xian)，41°Bé線(xian)(xian)(xian)居(ju)中。也(ye)就(jiu)是說，腐(fu)蝕液濃度(du)太高(gao)或太低(di)時，都(dou)不能獲得最大(da)腐(fu)蝕速率。只有(you)在適當的(de)濃度(du)區間(jian)才可(ke)能獲得理想(xiang)的(de)腐(fu)蝕速率。
為了找到這一濃度(du)區(qu)間(jian)，采用各(ge)種(zhong)濃度(du)溶液在不同腐蝕(shi)時間(jian)測得(de)的(de)腐蝕(shi)速率(lv)見(jian)圖10-5,由圖可(ke)得(de)出以下結論(lun)。
①. 在31~39°Bé的腐蝕液中，腐蝕速(su)率較大。
②. 小于31°Bé的腐蝕液中含三氯化鐵量較少，氧化還原電位較負，腐蝕過程中Fe3+與Fe2+的比值下降迅速，因而腐蝕速率較低。
③. 溶液相對密度大于40°Bé,雖有較正的氧化還原電位，Fe3+、Fe2+的比例降低較慢，但從金屬表面腐蝕下來的Fe2+、Cr3+等金屬離子很難擴散離開金屬表面，從而使金屬原子溶解下來變為相應離子的趨勢變小，腐蝕速率顯著下降。從熱力學角度看，有較大的腐蝕潛力和反應趨勢，但從動力學度看，濃度過高反而降低腐蝕速率。
④. 在生產(chan)(chan)中既要(yao)考慮(lv)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率以提高生產(chan)(chan)效率，又(you)要(yao)考慮(lv)腐(fu)(fu)蝕(shi)質量和廢(fei)液再生的要(yao)求，以保證產(chan)(chan)品質量及腐(fu)(fu)蝕(shi)液多次循環再生，不至于使濃度降得(de)太低，腐(fu)(fu)蝕(shi)機上使用三(san)氯化鐵濃度為(wei)40~42°Bé的溶液。
2. 腐(fu)蝕液的(de)pH的(de)影響
①. 腐蝕液的(de)pH低，有利于(yu)不銹鋼(gang)的(de)腐蝕。
②. 腐蝕液的pH太高，三氯化鐵水解成氫氧化鐵［Fe(OH)3]沉淀，失去腐蝕作用。在生產中，腐蝕液用到一定程度要適當加入一些鹽酸。
3. 腐蝕液溫度的(de)影(ying)響(xiang)
溫度越(yue)高，腐蝕速率越(yue)大。但考慮到(dao)抗蝕膜的承(cheng)受能力，一(yi)般可(ke)用30~40℃的溫度。
4. 腐蝕方式及液壓(ya)對(dui)腐蝕速率的影響(xiang)
2kg液壓的(de)(de)噴射腐(fu)(fu)蝕(shi)，將腐(fu)(fu)蝕(shi)時間(jian)由原來靜(jing)態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)60min減少至(zhi)動態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)6min。由于動態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)，使腐(fu)(fu)蝕(shi)產物盡(jin)快離開不(bu)銹鋼表面，讓盡(jin)量多的(de)(de)三價鐵與金屬表面動能撞擊，提(ti)高反應速率。由于被腐(fu)(fu)蝕(shi)工件與腐(fu)(fu)蝕(shi)液的(de)(de)滯留時間(jian)只有(you)靜(jing)態(tai)時間(jian)的(de)(de)1/10,在抗蝕(shi)膜破壞前腐(fu)(fu)蝕(shi)已(yi)經完成，因而腐(fu)(fu)蝕(shi)質量提(ti)高，成品率由40%提(ti)高到95%以上。
5. 不銹鋼表面鈍化膜的影響
在(zai)靜態腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)中，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液的濃度低于(yu)38°Bé,腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率很(hen)快時，不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面(mian)蒙(meng)有一(yi)層(ceng)黑(hei)色膠(jiao)狀(zhuang)金屬沉積膜，在(zai)30~38°Bé間(jian)，濃度越低，膜層(ceng)越厚，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)減速(su)嚴(yan)重。用(yong)等離子(zi)光量計分(fen)析(xi)，殘渣中鐵、鉻、硫(liu)(liu)、鈣、硅的相對含量較(jiao)高，可能存在(zai)硫(liu)(liu)化鐵、硫(liu)(liu)化鉻、硅酸鈣，都(dou)較(jiao)難溶于(yu)三(san)氯化鐵腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液中，加酸可以將(jiang)其溶解，在(zai)加壓噴灑腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)中可將(jiang)其從(cong)不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面(mian)排除。
四、廢舊腐蝕液的再(zai)生
1. 腐蝕液的老化
隨著腐蝕過程的進行，體系氧化態Fe3+濃度下降，還原態Fe2+濃度增高，腐蝕液氧化還原電位降低。與此同時，溶液總金屬離子濃度不斷上升，最后導致腐蝕液失去腐蝕能力。
2. 腐蝕液(ye)的再生(sheng)
加過氧化氫（H2O2)和鹽酸混合液，能將廢液氧化還原電位復升至原液水平，即提升至540~560mV。
