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(yong)波美相對密度(du)計控制(zhi)和檢(jian)測(ce)(ce)濃度(du)方便。輔(fu)用(yong)電(dian)(dian)子毫伏計、鉑電(dian)(dian)極(ji)和飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)測(ce)(ce)量電(dian)(dian)位，能夠準確(que)地控制(zhi)腐(fu)蝕速(su)率。

  ③. 可(ke)使用鈦泵作為循環(huan)壓(ya)力(li)泵，提高腐(fu)蝕速率。金(jin)屬鈦對三氯化鐵(tie)是(shi)較穩定的。

  ④. 腐蝕液氧化還原電位降低后，可以使廢(fei)液再生，能將廢(fei)液的氧化還原電位復升至原液水平，降低了(le)(le)成本(ben)，避免了(le)(le)環境污染。

一(yi)、三氯化鐵溶液腐蝕機(ji)理

 三氯化鐵(tie)腐(fu)蝕不銹(xiu)鋼(gang)（如1Cr18Ni9)的主要氧化還原反(fan)應如下。

 鐵與三氯化(hua)鐵反(fan)應(ying)生成(cheng)二氯化(hua)鐵：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻(ge)與三(san)氯(lv)(lv)化(hua)鐵反(fan)應生成三(san)氯(lv)(lv)化(hua)鉻(ge)和二氯(lv)(lv)化(hua)鐵： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳(nie)與三氯化鐵反應生(sheng)成二(er)氯化鎳(nie)和二(er)氯化鐵：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時的標(biao)準(zhun)電位查得：

 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(gong)藝參數

 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(mei)相對密度(du)(du)與(yu)三(san)氯(lv)化(hua)鐵溶(rong)液(ye)百(bai)分(fen)濃度(du)(du)的關系圖

    見圖(tu) 10-1,在操(cao)作(zuo)溫度(du)30℃時測得。此圖(tu)可用(yong)作(zuo)濃度(du)－波美度(du)換算曲線(xian)。

 2. 不(bu)同(tong)濃度的(de)氧化(hua)還(huan)原(yuan)電位

   用(yong)PHS-2C型酸度計或(huo)(huo)PZ-26b型數字(zi)電(dian)壓(ya)表(biao)，用(yong)光(guang)滑鉑電(dian)極(ji)為正極(ji)，飽和(he)甘(gan)汞電(dian)極(ji)（SCE)為負極(ji)，測量溶液(ye)(ye)的氧化還原電(dian)位，氧化還原電(dian)位值均為相對于SCE電(dian)位值，溫度30℃,用(yong)化學純(chun)或(huo)(huo)工業級三氯化鐵（FeCl3)配(pei)制溶液(ye)(ye)，其結(jie)果見表(biao)10-1。

  由表(biao)10-1可見：隨著(zhu)(zhu)溶液濃(nong)度的增(zeng)加(jia)，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)變正。對于一(yi)定(ding)等級(ji)一(yi)定(ding)濃(nong)度的三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵溶液，其氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)基本上(shang)應為一(yi)定(ding)值，如(ru)果電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)值偏負，意味(wei)著(zhu)(zhu)部分三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵被(bei)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)。工業級(ji)三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵因純度不高(gao)，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)較負，42°Bé工業級(ji)三(san)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵的氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)一(yi)般(ban)應比560mV正。否則，應加(jia)過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)及(ji)鹽酸混合液，將電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)調到比560mV正。

3. 腐(fu)蝕過程(cheng)中腐(fu)蝕液氧化還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)與腐(fu)蝕速率的關(guan)系

  腐蝕(shi)(shi)過程中三氯化(hua)(hua)鐵溶液(ye)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)隨時間的(de)(de)變化(hua)(hua)見(jian)圖10-2.由圖10-2可見(jian)，不(bu)論(lun)溶液(ye)濃度多大、初始(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)值(zhi)多正(zheng)，隨著腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)進行，電(dian)位(wei)(wei)都是下(xia)降(jiang)的(de)(de)。腐蝕(shi)(shi)開始(shi)的(de)(de)10min內(nei)，電(dian)位(wei)(wei)很快下(xia)降(jiang)170mV左(zuo)右，以后的(de)(de)變化(hua)(hua)趨勢逐漸減少。

 4. 腐(fu)蝕速(su)率(lv)隨腐(fu)蝕時間(jian)的變化

  不(bu)(bu)同(tong)濃(nong)度(du)的(de)(de)三氯(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)溶液中腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)隨(sui)(sui)腐(fu)蝕(shi)時間的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)見(jian)圖10-3.由(you)圖10-3可見(jian)，隨(sui)(sui)著腐(fu)蝕(shi)時間的(de)(de)增(zeng)長，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)大致(zhi)趨勢是降(jiang)低的(de)(de)。聯系圖10-2氧化(hua)(hua)還(huan)原(yuan)(yuan)電位隨(sui)(sui)腐(fu)蝕(shi)時間變(bian)(bian)得(de)越來越負(fu)的(de)(de)規律，很容易(yi)得(de)到同(tong)一濃(nong)度(du)下，氧化(hua)(hua)還(huan)原(yuan)(yuan)電位越正，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)越大的(de)(de)結(jie)論。也(ye)就是說，濃(nong)度(du)相同(tong)，氧化(hua)(hua)還(huan)原(yuan)(yuan)電位不(bu)(bu)同(tong)，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)也(ye)不(bu)(bu)同(tong)，電位值越負(fu)，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)越慢。

 5. 工業級和化學(xue)純三(san)氯化鐵溶液的(de)腐蝕速率比(bi)較

 用工業級(ji)和化學純三氯化分(fen)別配成37°Bé的三氯化鐵(tie)溶(rong)液的電(dian)位以及腐蝕速率(lv)見(jian)表10-2。

 由(you)表10-2可(ke)見(jian)，雖(sui)然配制的(de)溶液濃度相等，但(dan)因三氯化(hua)鐵的(de)有效含(han)量不同，化(hua)學純的(de)氧化(hua)還(huan)原電位值比工業級的(de)電位值正，其(qi)腐蝕(shi)速率較(jiao)工業級的(de)大。

三、影(ying)響腐蝕(shi)速率(lv)的因(yin)素

 1. 腐(fu)蝕(shi)液濃度(du)對腐(fu)蝕(shi)速率的影響(xiang)

  4 種不同濃度腐(fu)(fu)蝕液腐(fu)(fu)蝕304不銹鋼時(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)蝕量隨(sui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)變化見圖10-4。由圖10-4可見，35.2°Bé線位居各線之上，44.5°Bé線位居各線之下，26.5°Bé線僅(jin)次(ci)于35.2°Bé線，41°Bé線居中。也就是說，腐(fu)(fu)蝕液濃度太高或(huo)太低時(shi)(shi)(shi)，都(dou)不能獲(huo)得最大腐(fu)(fu)蝕速(su)率(lv)。只有(you)在(zai)適當(dang)的(de)濃度區間(jian)才(cai)可能獲(huo)得理想的(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)率(lv)。

  為了(le)找(zhao)到這(zhe)一濃(nong)度(du)(du)區間，采(cai)用各種(zhong)濃(nong)度(du)(du)溶液在不同腐(fu)蝕時間測得的腐(fu)蝕速(su)率見(jian)圖(tu)10-5,由(you)圖(tu)可得出以下結論。

  ①. 在31~39°Bé的(de)腐蝕液中，腐蝕速率較大。

  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(sheng)產中(zhong)既要考(kao)(kao)慮腐蝕(shi)速率以提高生(sheng)產效率，又要考(kao)(kao)慮腐蝕(shi)質量和廢液(ye)再生(sheng)的(de)要求(qiu)，以保證產品質量及(ji)腐蝕(shi)液(ye)多次循環再生(sheng)，不至于使濃度降(jiang)得太(tai)低，腐蝕(shi)機上使用三氯化鐵濃度為40~42°Bé的(de)溶(rong)液(ye)。

2. 腐蝕液的pH的影響

  ①. 腐蝕液的(de)pH低，有利于不銹鋼(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(fu)蝕液溫度的影響

   溫度越(yue)高，腐蝕速率越(yue)大。但考(kao)慮(lv)到(dao)抗蝕膜的(de)承(cheng)受能力(li)，一般可用(yong)30~40℃的(de)溫度。

4. 腐蝕方式及液壓對腐蝕速(su)率的影(ying)響

  2kg液(ye)壓(ya)的(de)噴(pen)射腐(fu)蝕(shi)(shi)，將腐(fu)蝕(shi)(shi)時(shi)間由原來靜(jing)(jing)態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)60min減(jian)少至動態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)6min。由于(yu)動態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)，使腐(fu)蝕(shi)(shi)產物盡快離開(kai)不銹鋼表面，讓(rang)盡量多的(de)三價鐵與金屬表面動能撞擊，提高反應速率。由于(yu)被腐(fu)蝕(shi)(shi)工件與腐(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)的(de)滯留(liu)時(shi)間只有靜(jing)(jing)態(tai)時(shi)間的(de)1/10,在(zai)抗(kang)蝕(shi)(shi)膜破壞前腐(fu)蝕(shi)(shi)已(yi)經完成，因而腐(fu)蝕(shi)(shi)質量提高，成品率由40%提高到95%以(yi)上(shang)。

 5. 不銹鋼表(biao)面鈍化(hua)膜的影響

  在靜態腐(fu)(fu)蝕中(zhong)(zhong)，腐(fu)(fu)蝕液的濃度低(di)于(yu)38°Bé,腐(fu)(fu)蝕速(su)率很快時，不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)蒙有一層黑色膠狀(zhuang)金(jin)屬沉積膜，在30~38°Bé間，濃度越(yue)低(di)，膜層越(yue)厚，腐(fu)(fu)蝕減速(su)嚴(yan)重。用等離子(zi)光量計分(fen)析，殘渣中(zhong)(zhong)鐵、鉻、硫、鈣、硅的相對含量較高，可(ke)能存在硫化(hua)鐵、硫化(hua)鉻、硅酸(suan)鈣，都較難溶于(yu)三氯化(hua)鐵腐(fu)(fu)蝕液中(zhong)(zhong)，加酸(suan)可(ke)以將(jiang)其(qi)溶解，在加壓噴(pen)灑腐(fu)(fu)蝕中(zhong)(zhong)可(ke)將(jiang)其(qi)從不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)排除。

四、廢(fei)舊腐蝕液(ye)的再生

1. 腐蝕液的老(lao)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(fu)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。