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(mei)相對密度(du)計控制(zhi)和檢測濃度(du)方便。輔用電子(zi)毫伏計、鉑電極和飽(bao)和甘汞電極測量(liang)電位，能(neng)夠準確(que)地控制(zhi)腐蝕速率(lv)。

  ③. 可使用鈦泵作為循(xun)環壓(ya)力泵，提高腐蝕速率。金屬鈦對三氯化鐵是(shi)較穩定的。

  ④. 腐蝕液(ye)氧(yang)化還原電(dian)(dian)位降(jiang)低后(hou)，可以使廢(fei)液(ye)再生(sheng)，能將廢(fei)液(ye)的(de)氧(yang)化還原電(dian)(dian)位復升(sheng)至原液(ye)水平，降(jiang)低了成本(ben)，避免了環境污染。

一、三氯(lv)化鐵(tie)溶液腐蝕機理

 三氯化(hua)(hua)鐵(tie)腐蝕不(bu)銹鋼（如(ru)1Cr18Ni9)的主要氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)原反應(ying)如(ru)下。

 鐵(tie)(tie)與三氯(lv)化鐵(tie)(tie)反應生成二(er)氯(lv)化鐵(tie)(tie)：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻與(yu)三(san)氯化(hua)(hua)鐵反應生(sheng)成三(san)氯化(hua)(hua)鉻和二氯化(hua)(hua)鐵： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳(nie)與(yu)三氯(lv)化(hua)(hua)鐵反應(ying)生成二氯(lv)化(hua)(hua)鎳(nie)和二氯(lv)化(hua)(hua)鐵：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在(zai)25℃時的(de)標準(zhun)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(er)、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. 波美相對密度(du)(du)與三氯化鐵(tie)溶液(ye)百分濃度(du)(du)的關系圖(tu)

    見(jian)圖(tu) 10-1,在操作溫度(du)30℃時測(ce)得。此圖(tu)可用作濃度(du)－波美(mei)度(du)換算曲線。

 2. 不同濃(nong)度的氧化(hua)還原電位

   用PHS-2C型酸度計(ji)或PZ-26b型數(shu)字電壓表，用光滑鉑電極(ji)為(wei)正極(ji)，飽和甘汞電極(ji)（SCE)為(wei)負(fu)極(ji)，測量溶(rong)液(ye)(ye)的氧(yang)化還原電位，氧(yang)化還原電位值均為(wei)相對于SCE電位值，溫度30℃,用化學純或工(gong)業級三(san)氯化鐵（FeCl3)配制溶(rong)液(ye)(ye)，其結果(guo)見表10-1。

  由表10-1可見：隨(sui)著(zhu)溶(rong)液濃度的(de)增(zeng)加，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)變正。對于一(yi)(yi)定等級一(yi)(yi)定濃度的(de)三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)溶(rong)液，其氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)基本上應為一(yi)(yi)定值，如果(guo)電(dian)位(wei)(wei)值偏負，意味著(zhu)部分三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)被還(huan)(huan)原(yuan)。工業(ye)級三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)因(yin)純度不(bu)高，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)較(jiao)負，42°Bé工業(ye)級三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)一(yi)(yi)般(ban)應比560mV正。否則(ze)，應加過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)及鹽酸(suan)混合液，將電(dian)位(wei)(wei)調到比560mV正。

3. 腐蝕(shi)過程中(zhong)腐蝕(shi)液氧化(hua)還原電位與腐蝕(shi)速率的關系

  腐蝕(shi)(shi)過程中三氯化鐵溶液(ye)(ye)氧化還原電(dian)(dian)位(wei)隨時(shi)間的變化見圖10-2.由圖10-2可(ke)見，不(bu)論溶液(ye)(ye)濃度多大、初始(shi)氧化還原電(dian)(dian)位(wei)值多正，隨著腐蝕(shi)(shi)的進行，電(dian)(dian)位(wei)都(dou)是下(xia)降的。腐蝕(shi)(shi)開始(shi)的10min內，電(dian)(dian)位(wei)很快下(xia)降170mV左右，以后的變化趨勢逐漸(jian)減少。

 4. 腐蝕速率隨腐蝕時間的變化

  不(bu)同(tong)濃度的三氯化(hua)鐵溶液中腐(fu)蝕(shi)速(su)率隨(sui)腐(fu)蝕(shi)時(shi)(shi)間的變化(hua)見圖10-3.由圖10-3可(ke)見，隨(sui)著腐(fu)蝕(shi)時(shi)(shi)間的增長，腐(fu)蝕(shi)速(su)率大致趨勢(shi)是(shi)降低的。聯系圖10-2氧化(hua)還原(yuan)電(dian)位(wei)隨(sui)腐(fu)蝕(shi)時(shi)(shi)間變得越(yue)來越(yue)負的規律，很容易得到同(tong)一濃度下，氧化(hua)還原(yuan)電(dian)位(wei)越(yue)正，腐(fu)蝕(shi)速(su)率越(yue)大的結論。也(ye)就是(shi)說，濃度相(xiang)同(tong)，氧化(hua)還原(yuan)電(dian)位(wei)不(bu)同(tong)，腐(fu)蝕(shi)速(su)率也(ye)不(bu)同(tong)，電(dian)位(wei)值越(yue)負，腐(fu)蝕(shi)速(su)率越(yue)慢。

 5. 工業級(ji)和化學純三氯化鐵(tie)溶液的腐(fu)蝕速率比較

 用(yong)工業級和化(hua)(hua)學純三氯(lv)化(hua)(hua)分(fen)別配成37°Bé的三氯(lv)化(hua)(hua)鐵溶液(ye)的電位以及腐蝕(shi)速率(lv)見表10-2。

 由(you)表10-2可(ke)見，雖然配(pei)制的溶液濃(nong)度(du)相等，但因三氯化(hua)鐵的有(you)效含量不(bu)同，化(hua)學純的氧化(hua)還原電(dian)位值比工(gong)(gong)業級的電(dian)位值正，其腐蝕速率較工(gong)(gong)業級的大。

三、影(ying)響(xiang)腐(fu)蝕速率的因素

 1. 腐蝕(shi)液濃度(du)對腐蝕(shi)速率的(de)影響

  4 種不同(tong)濃(nong)度腐蝕(shi)(shi)液腐蝕(shi)(shi)304不(bu)銹鋼時，腐蝕(shi)(shi)量隨時間的(de)變(bian)化見(jian)圖10-4。由圖10-4可見(jian)，35.2°Bé線位居各線之(zhi)上，44.5°Bé線位居各線之(zhi)下(xia)，26.5°Bé線僅次于35.2°Bé線，41°Bé線居中(zhong)。也(ye)就是說，腐蝕(shi)(shi)液濃(nong)度太高或(huo)太低時，都不(bu)能獲(huo)得(de)最大腐蝕(shi)(shi)速率。只有在適(shi)當的(de)濃(nong)度區(qu)間才可能獲(huo)得(de)理想的(de)腐蝕(shi)(shi)速率。

  為了找到這(zhe)一(yi)濃度區間(jian)，采用各種濃度溶液(ye)在不同腐(fu)蝕時間(jian)測得的腐(fu)蝕速率見圖(tu)10-5,由圖(tu)可得出以下結論。

  ①. 在31~39°Bé的腐蝕(shi)液(ye)中(zhong)，腐蝕(shi)速率(lv)較大(da)。

  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(chan)中(zhong)既要(yao)考(kao)(kao)慮腐(fu)(fu)蝕速率以提高生產(chan)效(xiao)率，又要(yao)考(kao)(kao)慮腐(fu)(fu)蝕質量(liang)和(he)廢液再生的要(yao)求，以保證(zheng)產(chan)品質量(liang)及腐(fu)(fu)蝕液多次循環(huan)再生，不至于(yu)使(shi)濃度降得太低，腐(fu)(fu)蝕機上(shang)使(shi)用三(san)氯化鐵(tie)濃度為40~42°Bé的溶液。

2. 腐蝕液(ye)的pH的影響

  ①. 腐蝕(shi)液的pH低(di)，有(you)利于不銹鋼的腐蝕(shi)。

  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(wen)度的影響

   溫(wen)度越高，腐蝕速率越大。但考慮(lv)到(dao)抗(kang)蝕膜(mo)的承受能(neng)力，一般可用30~40℃的溫(wen)度。

4. 腐蝕方式及液壓對腐蝕速率的影響

  2kg液壓的噴射(she)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，將腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)時間由(you)(you)原(yuan)來靜態腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的60min減(jian)少至(zhi)動(dong)態腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的6min。由(you)(you)于動(dong)態腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，使腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物盡快離開不(bu)銹鋼表面，讓盡量多(duo)的三價鐵與金屬表面動(dong)能(neng)撞擊，提高反應(ying)速率(lv)。由(you)(you)于被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)工件(jian)與腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液的滯留時間只有(you)靜態時間的1/10,在抗(kang)蝕(shi)膜(mo)破壞前腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)已經完成(cheng)，因而腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)質量提高，成(cheng)品率(lv)由(you)(you)40%提高到(dao)95%以上。

 5. 不銹(xiu)鋼表(biao)面鈍化膜的影響(xiang)

  在靜態腐蝕(shi)(shi)中，腐蝕(shi)(shi)液(ye)的(de)濃(nong)度(du)低于38°Bé,腐蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)很快時，不銹鋼(gang)(gang)表面蒙有一層(ceng)黑色膠(jiao)狀金(jin)屬沉積(ji)膜(mo)(mo)，在30~38°Bé間，濃(nong)度(du)越低，膜(mo)(mo)層(ceng)越厚，腐蝕(shi)(shi)減速(su)嚴重。用等離子光量計(ji)分析，殘渣中鐵(tie)、鉻、硫(liu)、鈣、硅的(de)相對(dui)含量較高，可(ke)能存在硫(liu)化鐵(tie)、硫(liu)化鉻、硅酸鈣，都較難溶(rong)于三(san)氯化鐵(tie)腐蝕(shi)(shi)液(ye)中，加酸可(ke)以將其溶(rong)解，在加壓噴灑腐蝕(shi)(shi)中可(ke)將其從不銹鋼(gang)(gang)表面排除。

四、廢舊腐(fu)蝕液(ye)的再生

1. 腐(fu)蝕(shi)液的(de)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(ye)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。