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(fu)蝕加工的合格率。
②. 用波美(mei)相對密度計控(kong)制和(he)(he)檢(jian)測濃度方便。輔用電子毫伏計、鉑電極和(he)(he)飽和(he)(he)甘(gan)汞電極測量電位，能夠準確地(di)控(kong)制腐蝕速率。
③. 可(ke)使用鈦泵(beng)作為循(xun)環壓力泵(beng)，提(ti)高腐蝕速率。金(jin)屬鈦對三(san)氯(lv)化(hua)鐵是較穩定的。
④. 腐蝕液氧化還(huan)原電(dian)位(wei)降低后，可以(yi)使(shi)廢(fei)液再生，能將(jiang)廢(fei)液的氧化還(huan)原電(dian)位(wei)復升至原液水平，降低了成本，避免了環境污染。
一、三氯化鐵溶液腐蝕機理
三氯化鐵腐蝕不銹鋼（如1Cr18Ni9)的主(zhu)要(yao)氧(yang)化還原反應如下(xia)。
鐵(tie)與(yu)三氯(lv)化鐵(tie)反應(ying)生(sheng)成(cheng)二氯(lv)化鐵(tie)： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻與三氯化鐵反應生(sheng)成三氯化鉻和二氯化鐵： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳與三氯化(hua)鐵反(fan)應生成二氯化(hua)鎳和二氯化(hua)鐵：Ni+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2
在25℃時(shi)的(de)標準(zhun)電位查(cha)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、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(dui)密度與三氯化鐵溶液百(bai)分濃度的關系圖
見圖(tu) 10-1,在操作(zuo)溫度(du)30℃時測得。此圖(tu)可用作(zuo)濃(nong)度(du)－波美度(du)換算曲線。
2. 不同濃度的氧化(hua)還原電位
用(yong)PHS-2C型酸度計或PZ-26b型數字電(dian)壓表，用(yong)光滑鉑電(dian)極(ji)為(wei)正極(ji)，飽和甘汞(gong)電(dian)極(ji)（SCE)為(wei)負極(ji)，測量(liang)溶(rong)液的氧化(hua)還原電(dian)位，氧化(hua)還原電(dian)位值(zhi)均為(wei)相對于SCE電(dian)位值(zhi)，溫度30℃,用(yong)化(hua)學純(chun)或工業級(ji)三氯化(hua)鐵（FeCl3)配制溶(rong)液，其結果見表10-1。
由表10-1可(ke)見(jian)：隨著溶液(ye)濃(nong)(nong)度的(de)增加，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原電位(wei)(wei)變(bian)正。對于一(yi)定等級一(yi)定濃(nong)(nong)度的(de)三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵溶液(ye)，其氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原電位(wei)(wei)基本上應為(wei)一(yi)定值，如果電位(wei)(wei)值偏負(fu)，意味著部分(fen)三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵被還(huan)原。工業級三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵因純度不高，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原電位(wei)(wei)較負(fu)，42°Bé工業級三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原電位(wei)(wei)一(yi)般(ban)應比560mV正。否(fou)則，應加過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)及鹽酸(suan)混合液(ye)，將電位(wei)(wei)調到(dao)比560mV正。
3. 腐蝕過程中(zhong)腐蝕液氧(yang)化(hua)還原電位與腐蝕速率的關系
腐蝕(shi)過程中三氯化(hua)鐵溶液氧化(hua)還原電(dian)位(wei)隨時間的(de)變(bian)化(hua)見圖10-2.由(you)圖10-2可見，不論溶液濃度多(duo)大(da)、初始氧化(hua)還原電(dian)位(wei)值多(duo)正(zheng)，隨著腐蝕(shi)的(de)進行(xing)，電(dian)位(wei)都是下降的(de)。腐蝕(shi)開始的(de)10min內(nei)，電(dian)位(wei)很快下降170mV左右，以后的(de)變(bian)化(hua)趨勢逐(zhu)漸減少。
4. 腐蝕速(su)率隨腐蝕時間的(de)變化
不(bu)同濃(nong)度的(de)(de)三氯(lv)化鐵溶液中腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)隨腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)變化見圖(tu)10-3.由(you)圖(tu)10-3可(ke)見，隨著(zhu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)增長，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)大致趨(qu)勢是降低的(de)(de)。聯(lian)系圖(tu)10-2氧(yang)化還(huan)原電(dian)位隨腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)間(jian)變得(de)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)負的(de)(de)規律，很容易得(de)到(dao)同一濃(nong)度下，氧(yang)化還(huan)原電(dian)位越(yue)(yue)正，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)越(yue)(yue)大的(de)(de)結(jie)論。也(ye)就是說(shuo)，濃(nong)度相同，氧(yang)化還(huan)原電(dian)位不(bu)同，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)也(ye)不(bu)同，電(dian)位值越(yue)(yue)負，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)越(yue)(yue)慢。
5. 工業級和(he)化學純(chun)三(san)氯化鐵溶(rong)液的(de)腐蝕速(su)率(lv)比較(jiao)
用工業級和化(hua)學(xue)純三氯(lv)化(hua)分別配(pei)成37°Bé的(de)(de)三氯(lv)化(hua)鐵溶液的(de)(de)電位以及腐蝕速率見表10-2。
由表10-2可見(jian)，雖(sui)然配制的(de)(de)溶液濃度相等(deng)，但因三氯(lv)化鐵的(de)(de)有(you)效含(han)量(liang)不同，化學純的(de)(de)氧化還原電位(wei)值比工業級的(de)(de)電位(wei)值正，其腐蝕速率較工業級的(de)(de)大。
三、影響(xiang)腐(fu)蝕速率的因素
1. 腐蝕液濃度對腐蝕速率(lv)的影(ying)響
4 種不同濃(nong)度(du)腐蝕(shi)液腐蝕(shi)304不(bu)銹鋼時，腐蝕(shi)量隨(sui)時間(jian)的(de)變(bian)化(hua)見(jian)圖(tu)10-4。由圖(tu)10-4可(ke)見(jian)，35.2°Bé線(xian)位(wei)居各(ge)線(xian)之上，44.5°Bé線(xian)位(wei)居各(ge)線(xian)之下，26.5°Bé線(xian)僅(jin)次于35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居中(zhong)。也(ye)就(jiu)是(shi)說，腐蝕(shi)液濃(nong)度(du)太高或太低時，都(dou)不(bu)能獲得最大腐蝕(shi)速率(lv)。只有(you)在適當(dang)的(de)濃(nong)度(du)區(qu)間(jian)才可(ke)能獲得理想的(de)腐蝕(shi)速率(lv)。
為了找到這一(yi)濃度區間，采用(yong)各種濃度溶液(ye)在不同腐蝕(shi)時間測(ce)得的腐蝕(shi)速率(lv)見圖10-5,由圖可(ke)得出以(yi)下(xia)結論。
①. 在31~39°Bé的腐蝕(shi)液中，腐蝕(shi)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(chan)中(zhong)既要(yao)考(kao)慮(lv)腐(fu)蝕速率以提高(gao)生(sheng)產(chan)效率，又要(yao)考(kao)慮(lv)腐(fu)蝕質量和廢(fei)液(ye)再(zai)生(sheng)的要(yao)求，以保證產(chan)品質量及腐(fu)蝕液(ye)多次循環(huan)再(zai)生(sheng)，不至于使濃度(du)降(jiang)得太低，腐(fu)蝕機上使用三氯化鐵濃度(du)為(wei)40~42°Bé的溶液(ye)。
2. 腐蝕(shi)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(fu)蝕液溫度的影響
溫(wen)度越高，腐蝕速(su)率越大。但(dan)考(kao)慮(lv)到抗蝕膜(mo)的承(cheng)受能(neng)力，一般可用(yong)30~40℃的溫(wen)度。
4. 腐蝕(shi)方式(shi)及液壓對腐蝕(shi)速(su)率的影響(xiang)
2kg液(ye)壓的(de)噴射腐(fu)(fu)(fu)蝕，將腐(fu)(fu)(fu)蝕時(shi)間(jian)由(you)(you)原來靜(jing)態(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)60min減少至(zhi)動態(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)6min。由(you)(you)于(yu)動態(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕，使腐(fu)(fu)(fu)蝕產物(wu)盡(jin)快(kuai)離開(kai)不銹鋼表面，讓盡(jin)量(liang)多的(de)三價鐵與金(jin)屬表面動能撞擊(ji)，提高反應速(su)率。由(you)(you)于(yu)被腐(fu)(fu)(fu)蝕工件與腐(fu)(fu)(fu)蝕液(ye)的(de)滯(zhi)留時(shi)間(jian)只有靜(jing)態(tai)時(shi)間(jian)的(de)1/10,在(zai)抗蝕膜破(po)壞(huai)前腐(fu)(fu)(fu)蝕已經完成，因(yin)而(er)腐(fu)(fu)(fu)蝕質量(liang)提高，成品率由(you)(you)40%提高到(dao)95%以(yi)上(shang)。
5. 不銹鋼表面鈍化膜的影響
在(zai)靜態腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)中，腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)液(ye)的(de)濃度(du)低于(yu)38°Bé,腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率很(hen)快時，不銹(xiu)鋼表(biao)面蒙(meng)有一層黑色(se)膠狀金屬沉(chen)積膜(mo)，在(zai)30~38°Bé間(jian)，濃度(du)越低，膜(mo)層越厚，腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)減速嚴(yan)重(zhong)。用等離子光量(liang)計(ji)分析，殘渣中鐵(tie)、鉻、硫、鈣、硅(gui)的(de)相對含(han)量(liang)較高，可能(neng)存在(zai)硫化鐵(tie)、硫化鉻、硅(gui)酸(suan)鈣，都較難溶(rong)于(yu)三氯化鐵(tie)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)液(ye)中，加(jia)酸(suan)可以將其(qi)溶(rong)解，在(zai)加(jia)壓噴灑腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)中可將其(qi)從不銹(xiu)鋼表(biao)面排(pai)除。
四(si)、廢舊腐蝕液(ye)的再(zai)生
1. 腐(fu)蝕(shi)液的老(lao)化(hua)
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(shi)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。
