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(bo)美相對密度計(ji)控(kong)制和檢測濃度方便。輔用電(dian)(dian)子毫伏(fu)計(ji)、鉑電(dian)(dian)極(ji)和飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)測量電(dian)(dian)位(wei)，能夠準確地控(kong)制腐蝕(shi)速(su)率(lv)。

  ③. 可使用鈦泵(beng)作為(wei)循(xun)環壓力泵(beng)，提(ti)高腐(fu)蝕速率。金(jin)屬(shu)鈦對(dui)三氯化鐵是較穩(wen)定的。

  ④. 腐(fu)蝕(shi)液(ye)氧化還原(yuan)電位(wei)降低后，可以使廢(fei)液(ye)再生，能將(jiang)廢(fei)液(ye)的氧化還原(yuan)電位(wei)復升至原(yuan)液(ye)水(shui)平，降低了成本，避(bi)免了環境污染。

一、三氯化鐵溶液腐(fu)蝕機理

 三氯化(hua)鐵腐蝕不(bu)銹鋼(gang)（如(ru)(ru)1Cr18Ni9)的(de)主要氧化(hua)還(huan)原反應如(ru)(ru)下(xia)。

 鐵(tie)與三(san)氯化鐵(tie)反(fan)應生成二氯化鐵(tie)：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻(ge)與三氯化(hua)鐵(tie)反應(ying)生成三氯化(hua)鉻(ge)和(he)二(er)氯化(hua)鐵(tie)： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳與三氯(lv)化(hua)(hua)鐵反應生成二氯(lv)化(hua)(hua)鎳和二氯(lv)化(hua)(hua)鐵：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時的標準電位(wei)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(dui)密度與三氯化鐵溶液百分濃度的關系圖

    見圖 10-1,在(zai)操作溫度(du)30℃時測得。此圖可用作濃度(du)－波(bo)美度(du)換算曲(qu)線(xian)。

 2. 不(bu)同濃度的(de)氧化(hua)還原電位

   用PHS-2C型(xing)酸度計或PZ-26b型(xing)數字電壓表(biao)，用光滑鉑電極為正極，飽和甘汞電極（SCE)為負極，測量(liang)溶(rong)液(ye)的(de)氧(yang)(yang)化還原(yuan)電位，氧(yang)(yang)化還原(yuan)電位值均為相對于SCE電位值，溫度30℃,用化學純或工(gong)業級三氯化鐵（FeCl3)配制溶(rong)液(ye)，其結果見表(biao)10-1。

  由表10-1可見：隨著(zhu)溶液濃度(du)的(de)增加(jia)，氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)變正(zheng)。對(dui)于(yu)一(yi)定等級(ji)一(yi)定濃度(du)的(de)三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)溶液，其氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)基本上(shang)應為一(yi)定值，如果(guo)電(dian)(dian)位(wei)(wei)值偏負(fu)，意(yi)味著(zhu)部分三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)被(bei)還(huan)原。工(gong)業(ye)(ye)級(ji)三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)因純度(du)不高(gao)，氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)較負(fu)，42°Bé工(gong)業(ye)(ye)級(ji)三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)的(de)氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)一(yi)般(ban)應比560mV正(zheng)。否則(ze)，應加(jia)過(guo)氧(yang)化(hua)氫及鹽酸混合液，將電(dian)(dian)位(wei)(wei)調到比560mV正(zheng)。

3. 腐(fu)蝕(shi)過程中腐(fu)蝕(shi)液氧化還原電位與腐(fu)蝕(shi)速率的關系

  腐(fu)(fu)(fu)蝕過程中三氯化鐵溶(rong)液氧化還原電(dian)位隨(sui)時間的(de)(de)(de)變化見圖(tu)10-2.由圖(tu)10-2可見，不論溶(rong)液濃度(du)多(duo)(duo)大(da)、初始氧化還原電(dian)位值(zhi)多(duo)(duo)正，隨(sui)著(zhu)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)進行，電(dian)位都(dou)是下(xia)降的(de)(de)(de)。腐(fu)(fu)(fu)蝕開始的(de)(de)(de)10min內，電(dian)位很(hen)快下(xia)降170mV左右，以后的(de)(de)(de)變化趨勢逐漸減少。

 4. 腐蝕速率(lv)隨腐蝕時間的變化

  不(bu)同(tong)濃度的(de)(de)(de)三(san)氯化鐵溶液中腐(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)隨腐(fu)蝕時(shi)間的(de)(de)(de)變化見圖10-3.由(you)圖10-3可見，隨著腐(fu)蝕時(shi)間的(de)(de)(de)增長，腐(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)大(da)(da)致趨勢(shi)是(shi)降低的(de)(de)(de)。聯系圖10-2氧化還原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)隨腐(fu)蝕時(shi)間變得越(yue)來越(yue)負的(de)(de)(de)規律，很容易得到(dao)同(tong)一濃度下，氧化還原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)越(yue)正，腐(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)越(yue)大(da)(da)的(de)(de)(de)結(jie)論。也就是(shi)說，濃度相同(tong)，氧化還原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)不(bu)同(tong)，腐(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)也不(bu)同(tong)，電(dian)位(wei)(wei)(wei)值越(yue)負，腐(fu)蝕速(su)率(lv)(lv)越(yue)慢。

 5. 工業級和(he)化學純三氯化鐵溶液的腐蝕速率比較

 用工業級和化(hua)學純三(san)氯化(hua)分別配(pei)成37°Bé的三(san)氯化(hua)鐵溶液的電(dian)位以及腐蝕速率見表10-2。

 由表(biao)10-2可見(jian)，雖然配制(zhi)的(de)溶液濃度相等，但因三(san)氯(lv)化(hua)鐵的(de)有效含(han)量不(bu)同，化(hua)學純的(de)氧化(hua)還(huan)原電(dian)位值比(bi)工(gong)業級的(de)電(dian)位值正，其腐蝕速率較工(gong)業級的(de)大。

三(san)、影響腐蝕速率的因素

 1. 腐蝕液濃度(du)對腐蝕速率(lv)的影響

  4 種不同濃度(du)腐(fu)蝕(shi)液腐(fu)蝕(shi)304不銹鋼時，腐(fu)蝕(shi)量隨時間的(de)變(bian)化見(jian)圖(tu)10-4。由圖(tu)10-4可見(jian)，35.2°Bé線(xian)(xian)位居(ju)各線(xian)(xian)之上，44.5°Bé線(xian)(xian)位居(ju)各線(xian)(xian)之下，26.5°Bé線(xian)(xian)僅(jin)次于35.2°Bé線(xian)(xian)，41°Bé線(xian)(xian)居(ju)中。也就是(shi)說，腐(fu)蝕(shi)液濃度(du)太高或太低時，都不能獲得(de)最大腐(fu)蝕(shi)速率。只有在適(shi)當的(de)濃度(du)區間才可能獲得(de)理想的(de)腐(fu)蝕(shi)速率。

  為(wei)了找到這一濃度(du)區(qu)間，采(cai)用(yong)各種濃度(du)溶(rong)液在不同(tong)腐(fu)蝕時間測得的(de)腐(fu)蝕速率(lv)見(jian)圖(tu)10-5,由圖(tu)可得出(chu)以下(xia)結論。

  ①. 在31~39°Bé的腐(fu)蝕(shi)液中，腐(fu)蝕(shi)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. 在生產中既要(yao)(yao)考(kao)慮腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)以提高生產效率(lv)，又要(yao)(yao)考(kao)慮腐(fu)蝕(shi)質量和廢液再生的要(yao)(yao)求，以保證產品質量及腐(fu)蝕(shi)液多次循環再生，不至于使(shi)濃度降(jiang)得太低，腐(fu)蝕(shi)機上使(shi)用三氯化鐵濃度為40~42°Bé的溶液。

2. 腐蝕液的(de)pH的(de)影響

  ①. 腐(fu)蝕液的pH低，有(you)利于不銹(xiu)鋼的腐(fu)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)影響(xiang)

   溫(wen)度越高，腐蝕速率越大。但考慮到(dao)抗蝕膜的承受能(neng)力(li)，一般(ban)可(ke)用30~40℃的溫(wen)度。

4. 腐蝕方式及(ji)液壓對腐蝕速率的影響

  2kg液壓的(de)(de)噴射腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，將腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)間(jian)(jian)由(you)原來靜(jing)態腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)60min減少至動(dong)態腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)6min。由(you)于動(dong)態腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，使腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物盡(jin)快離開不銹(xiu)鋼表(biao)面，讓盡(jin)量多的(de)(de)三價鐵與(yu)金屬表(biao)面動(dong)能撞擊，提高反應速率。由(you)于被腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)工件(jian)與(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液的(de)(de)滯(zhi)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)只有靜(jing)態時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)1/10,在抗蝕(shi)(shi)(shi)膜破(po)壞前腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)已經完成，因而(er)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)質量提高，成品率由(you)40%提高到95%以上。

 5. 不銹鋼表面鈍化(hua)膜(mo)的(de)影響(xiang)

  在(zai)(zai)靜態腐(fu)蝕中(zhong)(zhong)，腐(fu)蝕液(ye)的(de)濃度低于(yu)38°Bé,腐(fu)蝕速率很快(kuai)時，不(bu)銹鋼表面蒙有一層黑色膠狀金(jin)屬沉積膜，在(zai)(zai)30~38°Bé間，濃度越低，膜層越厚，腐(fu)蝕減速嚴重。用等離子光(guang)量(liang)計(ji)分(fen)析，殘渣中(zhong)(zhong)鐵、鉻、硫(liu)(liu)、鈣、硅(gui)的(de)相對含(han)量(liang)較(jiao)高(gao)，可能(neng)存在(zai)(zai)硫(liu)(liu)化(hua)鐵、硫(liu)(liu)化(hua)鉻、硅(gui)酸鈣，都較(jiao)難溶于(yu)三氯化(hua)鐵腐(fu)蝕液(ye)中(zhong)(zhong)，加酸可以(yi)將其溶解，在(zai)(zai)加壓噴灑(sa)腐(fu)蝕中(zhong)(zhong)可將其從不(bu)銹鋼表面排(pai)除(chu)。

四、廢舊腐(fu)蝕液(ye)的(de)再生

1. 腐蝕(shi)液的(de)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。