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. 用波美相對密度計(ji)控制(zhi)和檢測濃度方便。輔用電子毫(hao)伏計(ji)、鉑電極(ji)(ji)和飽和甘汞電極(ji)(ji)測量電位，能夠(gou)準(zhun)確地控制(zhi)腐蝕速率。
③. 可使用鈦泵作為循環壓(ya)力泵，提高腐蝕速率(lv)。金屬鈦對三氯化鐵是較穩定的。
④. 腐蝕液(ye)(ye)氧化還原(yuan)(yuan)電位降(jiang)低后，可(ke)以使廢液(ye)(ye)再生，能將(jiang)廢液(ye)(ye)的(de)氧化還原(yuan)(yuan)電位復(fu)升至原(yuan)(yuan)液(ye)(ye)水(shui)平，降(jiang)低了(le)(le)成本，避免了(le)(le)環(huan)境污染。
一、三氯化(hua)鐵溶(rong)液腐蝕機理
三氯化鐵(tie)腐(fu)蝕不(bu)銹鋼（如1Cr18Ni9)的主要氧化還原(yuan)反應如下。
鐵與三(san)氯化鐵反應生成二氯化鐵： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻(ge)與(yu)三氯化(hua)鐵反(fan)應(ying)生成三氯化(hua)鉻(ge)和二氯化(hua)鐵： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳與三(san)氯化(hua)鐵(tie)反應生成(cheng)二氯化(hua)鎳和二氯化(hua)鐵(tie)：Ni+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2
在25℃時的標準電(dian)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、工(gong)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. 波美相對密度與三氯(lv)化鐵溶液百(bai)分(fen)濃度的(de)關系圖
見(jian)圖(tu) 10-1,在(zai)操(cao)作溫度30℃時(shi)測得。此圖(tu)可用作濃(nong)度－波美(mei)度換算曲線。
2. 不同濃度的氧化(hua)還原電(dian)位
用(yong)PHS-2C型酸度(du)計或(huo)(huo)PZ-26b型數字電(dian)(dian)(dian)壓表(biao)，用(yong)光滑鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極(ji)為(wei)正極(ji)，飽和甘汞電(dian)(dian)(dian)極(ji)（SCE)為(wei)負極(ji)，測(ce)量溶(rong)液的(de)氧化還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位，氧化還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位值(zhi)均(jun)為(wei)相對于SCE電(dian)(dian)(dian)位值(zhi)，溫度(du)30℃,用(yong)化學純或(huo)(huo)工業級三氯化鐵(tie)（FeCl3)配制溶(rong)液，其(qi)結(jie)果(guo)見表(biao)10-1。
由表10-1可見：隨著溶(rong)液(ye)濃(nong)度的增加(jia)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電位(wei)變正(zheng)(zheng)。對于一定(ding)等級(ji)一定(ding)濃(nong)度的三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)溶(rong)液(ye)，其氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電位(wei)基(ji)本(ben)上(shang)應(ying)為一定(ding)值(zhi)，如果電位(wei)值(zhi)偏(pian)負，意味著部分三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)被還原(yuan)。工(gong)業(ye)級(ji)三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)因(yin)純度不高(gao)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電位(wei)較負，42°Bé工(gong)業(ye)級(ji)三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電位(wei)一般(ban)應(ying)比560mV正(zheng)(zheng)。否則(ze)，應(ying)加(jia)過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)及鹽酸混合液(ye)，將電位(wei)調到比560mV正(zheng)(zheng)。
3. 腐(fu)蝕過程中腐(fu)蝕液氧(yang)化還原(yuan)電位與腐(fu)蝕速率的關系
腐(fu)蝕(shi)過程中三氯化鐵(tie)溶(rong)液氧化還原電(dian)位(wei)(wei)隨時間的變化見圖(tu)10-2.由圖(tu)10-2可見，不論(lun)溶(rong)液濃度多大、初始氧化還原電(dian)位(wei)(wei)值多正，隨著(zhu)腐(fu)蝕(shi)的進(jin)行，電(dian)位(wei)(wei)都是下降的。腐(fu)蝕(shi)開始的10min內，電(dian)位(wei)(wei)很快下降170mV左右，以(yi)后(hou)的變化趨勢(shi)逐漸減(jian)少。
4. 腐蝕(shi)速(su)率隨腐蝕(shi)時間(jian)的(de)變化
不(bu)同(tong)(tong)濃度的(de)三(san)氯化(hua)鐵溶液(ye)中腐(fu)蝕速率(lv)隨(sui)腐(fu)蝕時(shi)間的(de)變(bian)化(hua)見(jian)(jian)圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見(jian)(jian)，隨(sui)著腐(fu)蝕時(shi)間的(de)增長，腐(fu)蝕速率(lv)大(da)致趨勢是降低的(de)。聯系圖(tu)10-2氧化(hua)還(huan)原電位(wei)隨(sui)腐(fu)蝕時(shi)間變(bian)得越(yue)(yue)來越(yue)(yue)負的(de)規律，很(hen)容(rong)易得到同(tong)(tong)一濃度下(xia)，氧化(hua)還(huan)原電位(wei)越(yue)(yue)正，腐(fu)蝕速率(lv)越(yue)(yue)大(da)的(de)結論。也(ye)就是說，濃度相(xiang)同(tong)(tong)，氧化(hua)還(huan)原電位(wei)不(bu)同(tong)(tong)，腐(fu)蝕速率(lv)也(ye)不(bu)同(tong)(tong)，電位(wei)值(zhi)越(yue)(yue)負，腐(fu)蝕速率(lv)越(yue)(yue)慢(man)。
5. 工業級和化(hua)學純三氯化(hua)鐵溶液的腐(fu)蝕(shi)速率比較
用工(gong)業(ye)級和化學純三氯(lv)化分別配成(cheng)37°Bé的三氯(lv)化鐵溶液的電位以及腐(fu)蝕速率(lv)見表(biao)10-2。
由表10-2可見，雖然配制(zhi)的溶液濃度相(xiang)等，但因三氯化(hua)鐵的有效含量不(bu)同，化(hua)學純的氧化(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)值(zhi)比工業(ye)級的電(dian)位(wei)值(zhi)正，其(qi)腐蝕速率較工業(ye)級的大(da)。
三、影響腐(fu)蝕速率的因素(su)
1. 腐蝕液濃度(du)對腐蝕速率的影響
4 種不同濃(nong)(nong)度腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)304不銹鋼時(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)隨時(shi)(shi)間(jian)的(de)變化見圖10-4。由圖10-4可見，35.2°Bé線(xian)位居各線(xian)之上，44.5°Bé線(xian)位居各線(xian)之下，26.5°Bé線(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居中。也就是說，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液濃(nong)(nong)度太高或太低時(shi)(shi)，都不能獲得(de)最大腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率。只有(you)在適當(dang)的(de)濃(nong)(nong)度區間(jian)才可能獲得(de)理想的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率。
為了找到這一濃度區間(jian)，采(cai)用各(ge)種濃度溶液(ye)在不同腐(fu)蝕(shi)時間(jian)測得(de)(de)的(de)腐(fu)蝕(shi)速率見圖(tu)(tu)10-5,由圖(tu)(tu)可得(de)(de)出以下結論。
①. 在31~39°Bé的腐蝕液中，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. 在生產中既(ji)要(yao)考慮腐(fu)蝕(shi)速率(lv)以提高生產效率(lv)，又要(yao)考慮腐(fu)蝕(shi)質量和廢液(ye)再(zai)生的要(yao)求，以保證產品質量及腐(fu)蝕(shi)液(ye)多(duo)次循環再(zai)生，不至于使濃度降(jiang)得太低，腐(fu)蝕(shi)機上使用三氯化(hua)鐵濃度為40~42°Bé的溶液(ye)。
2. 腐蝕(shi)液的pH的影響(xiang)
①. 腐蝕液的pH低，有(you)利(li)于不銹鋼的腐蝕。
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(ye)溫(wen)度的影(ying)響
溫(wen)度(du)越(yue)高(gao)，腐蝕速(su)率越(yue)大。但考(kao)慮到抗蝕膜的承受能(neng)力，一般(ban)可用(yong)30~40℃的溫(wen)度(du)。
4. 腐蝕(shi)方式(shi)及液壓(ya)對腐蝕(shi)速率的(de)影(ying)響
2kg液(ye)壓的(de)噴射腐蝕(shi)(shi)(shi)，將腐蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)間由(you)原(yuan)來(lai)靜態(tai)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)60min減少至動態(tai)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)6min。由(you)于動態(tai)腐蝕(shi)(shi)(shi)，使(shi)腐蝕(shi)(shi)(shi)產物盡快離開不銹鋼表(biao)(biao)面(mian)，讓盡量多的(de)三價(jia)鐵與金屬表(biao)(biao)面(mian)動能撞(zhuang)擊，提高反應(ying)速率。由(you)于被腐蝕(shi)(shi)(shi)工(gong)件(jian)與腐蝕(shi)(shi)(shi)液(ye)的(de)滯留時(shi)間只有靜態(tai)時(shi)間的(de)1/10,在抗蝕(shi)(shi)(shi)膜(mo)破壞前腐蝕(shi)(shi)(shi)已經完成，因而腐蝕(shi)(shi)(shi)質量提高，成品率由(you)40%提高到95%以(yi)上。
5. 不銹鋼表面鈍化(hua)膜(mo)的(de)影響
在(zai)靜(jing)態腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)中，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液(ye)的濃(nong)度低于38°Bé,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率很快時，不銹鋼表面蒙有一(yi)層黑色膠狀金屬沉積膜，在(zai)30~38°Bé間，濃(nong)度越低，膜層越厚，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)減速嚴(yan)重。用等離子光量(liang)(liang)計分析，殘渣中鐵、鉻、硫、鈣(gai)、硅(gui)的相對含量(liang)(liang)較高，可(ke)(ke)(ke)能存在(zai)硫化鐵、硫化鉻、硅(gui)酸(suan)鈣(gai)，都較難溶(rong)(rong)于三氯化鐵腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液(ye)中，加酸(suan)可(ke)(ke)(ke)以(yi)將(jiang)其(qi)溶(rong)(rong)解，在(zai)加壓噴灑(sa)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)中可(ke)(ke)(ke)將(jiang)其(qi)從不銹鋼表面排(pai)除。
四、廢舊(jiu)腐蝕液(ye)的(de)再生
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(fu)蝕液的再(zai)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。
