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，提高了不銹鋼腐蝕加工的合格率。

  ②. 用波美相(xiang)對(dui)密度計(ji)控(kong)制(zhi)和(he)檢測濃度方(fang)便。輔(fu)用電(dian)子毫伏計(ji)、鉑電(dian)極(ji)和(he)飽和(he)甘汞(gong)電(dian)極(ji)測量電(dian)位，能夠準(zhun)確(que)地控(kong)制(zhi)腐(fu)蝕速率。

  ③. 可使(shi)用鈦泵(beng)作為循(xun)環壓力泵(beng)，提高(gao)腐蝕(shi)速(su)率(lv)。金屬(shu)鈦對(dui)三(san)氯化鐵是(shi)較穩(wen)定(ding)的。

  ④. 腐蝕(shi)液氧化還原電位(wei)(wei)降低后，可(ke)以(yi)使廢液再生(sheng)，能將(jiang)廢液的氧化還原電位(wei)(wei)復升(sheng)至原液水平，降低了成本，避免了環境(jing)污染。

一、三(san)氯化鐵(tie)溶液腐蝕機理

 三氯化(hua)鐵(tie)腐蝕不銹鋼（如1Cr18Ni9)的主要氧化(hua)還原(yuan)反(fan)應如下。

 鐵(tie)(tie)與三氯化鐵(tie)(tie)反應生成二氯化鐵(tie)(tie)：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻(ge)與三氯化鐵(tie)反應生成三氯化鉻(ge)和二氯化鐵(tie)： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳與三氯(lv)化(hua)鐵(tie)反應(ying)生成二(er)氯(lv)化(hua)鎳和(he)二(er)氯(lv)化(hua)鐵(tie)：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時的標準電位查(cha)得：

 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、工藝(yi)參(can)數(shu)

 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. 波美相對密度與三(san)氯(lv)化鐵溶液百分濃度的關系圖

    見圖(tu)(tu) 10-1,在操(cao)作溫度(du)30℃時測得。此圖(tu)(tu)可(ke)用作濃度(du)－波美度(du)換算曲線(xian)。

 2. 不(bu)同濃度的氧化還原電位

   用PHS-2C型酸度計或PZ-26b型數字電(dian)壓表(biao)，用光滑鉑電(dian)極(ji)(ji)為(wei)正(zheng)極(ji)(ji)，飽和甘汞電(dian)極(ji)(ji)（SCE)為(wei)負(fu)極(ji)(ji)，測量溶液(ye)的氧化(hua)還(huan)(huan)原電(dian)位(wei)，氧化(hua)還(huan)(huan)原電(dian)位(wei)值(zhi)均為(wei)相(xiang)對于SCE電(dian)位(wei)值(zhi)，溫度30℃,用化(hua)學純或工業級三氯化(hua)鐵（FeCl3)配制溶液(ye)，其結(jie)果見表(biao)10-1。

  由表10-1可(ke)見：隨(sui)著溶液濃度的(de)增加，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)位(wei)(wei)變正(zheng)。對于一(yi)定等級一(yi)定濃度的(de)三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)溶液，其氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)位(wei)(wei)基本(ben)上(shang)應為一(yi)定值(zhi)，如果電(dian)(dian)位(wei)(wei)值(zhi)偏負，意(yi)味著部分三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)被還原(yuan)(yuan)。工業級三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)因(yin)純(chun)度不高，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)位(wei)(wei)較負，42°Bé工業級三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)位(wei)(wei)一(yi)般應比560mV正(zheng)。否則，應加過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫及鹽酸(suan)混(hun)合(he)液，將電(dian)(dian)位(wei)(wei)調到比560mV正(zheng)。

3. 腐蝕過程(cheng)中腐蝕液(ye)氧(yang)化還原電位與(yu)腐蝕速率的關系

  腐(fu)蝕過程(cheng)中(zhong)三氯化鐵溶液氧(yang)化還原(yuan)電位隨(sui)(sui)時間的(de)變(bian)化見圖10-2.由(you)圖10-2可見，不論溶液濃度(du)多大、初始(shi)氧(yang)化還原(yuan)電位值多正(zheng)，隨(sui)(sui)著腐(fu)蝕的(de)進行，電位都是下(xia)降的(de)。腐(fu)蝕開始(shi)的(de)10min內(nei)，電位很快下(xia)降170mV左右，以后(hou)的(de)變(bian)化趨勢逐漸減少。

 4. 腐蝕(shi)(shi)速率隨腐蝕(shi)(shi)時間的變化

  不同(tong)(tong)(tong)濃度的(de)三氯化(hua)鐵溶液(ye)中腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率隨(sui)腐(fu)(fu)(fu)蝕時(shi)間的(de)變(bian)化(hua)見圖10-3.由圖10-3可見，隨(sui)著腐(fu)(fu)(fu)蝕時(shi)間的(de)增(zeng)長，腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率大(da)(da)致(zhi)趨勢是降低的(de)。聯系(xi)圖10-2氧化(hua)還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)隨(sui)腐(fu)(fu)(fu)蝕時(shi)間變(bian)得越(yue)來(lai)越(yue)負的(de)規律，很容易得到同(tong)(tong)(tong)一濃度下，氧化(hua)還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)越(yue)正，腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率越(yue)大(da)(da)的(de)結(jie)論。也就是說，濃度相同(tong)(tong)(tong)，氧化(hua)還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)不同(tong)(tong)(tong)，腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率也不同(tong)(tong)(tong)，電(dian)位(wei)值越(yue)負，腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率越(yue)慢。

 5. 工業級和化(hua)學純三氯(lv)化(hua)鐵(tie)溶液的腐蝕速(su)率比(bi)較

 用工(gong)業級和化學純三氯化分別配成37°Bé的(de)三氯化鐵(tie)溶液的(de)電(dian)位以(yi)及腐蝕(shi)速率見表10-2。

 由表10-2可見(jian)，雖然配制的溶液(ye)濃度相等，但因三氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)的有效含量不同(tong)，化(hua)(hua)(hua)學純的氧化(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電位值(zhi)比工(gong)業(ye)級的電位值(zhi)正，其腐(fu)蝕(shi)速率較工(gong)業(ye)級的大。

三、影響腐蝕速率的因素

 1. 腐蝕液濃度對腐蝕速率(lv)的影響

  4 種不同濃度(du)(du)腐蝕(shi)(shi)液腐蝕(shi)(shi)304不銹(xiu)鋼時，腐蝕(shi)(shi)量(liang)隨時間(jian)的(de)變化見圖10-4。由(you)圖10-4可見，35.2°Bé線(xian)(xian)位(wei)居(ju)各線(xian)(xian)之(zhi)上，44.5°Bé線(xian)(xian)位(wei)居(ju)各線(xian)(xian)之(zhi)下，26.5°Bé線(xian)(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)(xian)，41°Bé線(xian)(xian)居(ju)中(zhong)。也就(jiu)是說，腐蝕(shi)(shi)液濃度(du)(du)太高或太低時，都不能(neng)獲(huo)得最大腐蝕(shi)(shi)速(su)率。只有在適當的(de)濃度(du)(du)區間(jian)才可能(neng)獲(huo)得理想的(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)率。

  為了找到這一濃度區間，采用各種濃度溶液在不同腐蝕時間測得的腐蝕速率見圖10-5,由圖可(ke)得出以(yi)下結論。

  ①. 在31~39°Bé的腐(fu)蝕液中(zhong)，腐(fu)蝕速率(lv)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(sheng)產中(zhong)既要(yao)考慮腐蝕速率以提高生(sheng)產效率，又(you)要(yao)考慮腐蝕質(zhi)量和廢液再生(sheng)的(de)要(yao)求，以保證產品(pin)質(zhi)量及腐蝕液多次循環再生(sheng)，不(bu)至(zhi)于使濃度降得太低，腐蝕機上使用(yong)三氯(lv)化鐵濃度為(wei)40~42°Bé的(de)溶液。

2. 腐蝕液的pH的影響

  ①. 腐蝕液(ye)的(de)pH低，有利于不銹鋼的(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(shi)液溫度的影響(xiang)

   溫度(du)越(yue)(yue)高，腐(fu)蝕(shi)速率越(yue)(yue)大。但考(kao)慮(lv)到抗蝕(shi)膜的承受能力，一般可用30~40℃的溫度(du)。

4. 腐(fu)蝕(shi)方式及液壓對腐(fu)蝕(shi)速率的(de)影(ying)響(xiang)

  2kg液(ye)壓的(de)(de)噴(pen)射腐(fu)蝕(shi)，將腐(fu)蝕(shi)時間(jian)由原來靜(jing)態腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)60min減少至動態腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)6min。由于(yu)動態腐(fu)蝕(shi)，使(shi)腐(fu)蝕(shi)產物(wu)盡快離開不銹鋼(gang)表面(mian)，讓盡量(liang)多的(de)(de)三價鐵與金屬表面(mian)動能撞擊，提高反(fan)應速率(lv)。由于(yu)被腐(fu)蝕(shi)工件(jian)與腐(fu)蝕(shi)液(ye)的(de)(de)滯留時間(jian)只有靜(jing)態時間(jian)的(de)(de)1/10,在抗(kang)蝕(shi)膜破壞前腐(fu)蝕(shi)已經完成(cheng)，因而腐(fu)蝕(shi)質量(liang)提高，成(cheng)品率(lv)由40%提高到95%以上。

 5. 不(bu)銹鋼表面鈍化膜的影響

  在靜態腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)中，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)的(de)濃度低于(yu)(yu)38°Bé,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率很快時，不銹(xiu)鋼表面蒙有一層黑色膠狀金屬沉(chen)積膜(mo)，在30~38°Bé間，濃度越低，膜(mo)層越厚，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)減速嚴重。用等離子光量(liang)計分析，殘渣中鐵、鉻、硫、鈣(gai)、硅的(de)相對(dui)含量(liang)較高，可(ke)能存(cun)在硫化(hua)鐵、硫化(hua)鉻、硅酸(suan)(suan)鈣(gai)，都較難溶(rong)于(yu)(yu)三氯(lv)化(hua)鐵腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)中，加酸(suan)(suan)可(ke)以將(jiang)其溶(rong)解，在加壓噴灑腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)中可(ke)將(jiang)其從不銹(xiu)鋼表面排除(chu)。

四、廢舊腐蝕液(ye)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. 腐蝕液的再生

  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。