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(shi)加工的合格率。
②. 用(yong)波美(mei)相對(dui)密(mi)度(du)計控制和檢測濃度(du)方便。輔用(yong)電(dian)子毫伏計、鉑電(dian)極和飽和甘汞電(dian)極測量電(dian)位，能夠準確地控制腐蝕速(su)率。
③. 可(ke)使用鈦泵作為循環壓力(li)泵，提高(gao)腐蝕(shi)速率。金屬鈦對三(san)氯化鐵(tie)是較穩定的。
④. 腐(fu)蝕液(ye)(ye)氧化(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)位(wei)降低后，可以使(shi)廢(fei)液(ye)(ye)再生，能(neng)將廢(fei)液(ye)(ye)的氧化(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)位(wei)復升至原(yuan)液(ye)(ye)水平，降低了成本，避(bi)免了環境污染。
一、三氯化鐵溶液(ye)腐(fu)蝕機理(li)
三(san)氯化鐵腐蝕(shi)不銹鋼（如(ru)1Cr18Ni9)的主要氧化還原反應如(ru)下。
鐵與三氯(lv)化鐵反應生成二氯(lv)化鐵： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻與(yu)三(san)氯化鐵反應生成三(san)氯化鉻和二氯化鐵： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳與三氯(lv)化鐵(tie)反應(ying)生成二氯(lv)化鎳和(he)二氯(lv)化鐵(tie)：Ni+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2
在25℃時的標(biao)準電位查得：
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(bo)美相對密(mi)度(du)與三氯化鐵溶(rong)液百分濃度(du)的(de)關系圖
見(jian)圖 10-1,在(zai)操作溫度30℃時測得。此圖可(ke)用作濃度－波美度換算曲(qu)線(xian)。
2. 不同(tong)濃度的氧化還原電位(wei)
用PHS-2C型(xing)酸度計(ji)或PZ-26b型(xing)數(shu)字電(dian)壓表(biao)(biao)，用光滑鉑(bo)電(dian)極(ji)為(wei)(wei)正極(ji)，飽和甘(gan)汞電(dian)極(ji)（SCE)為(wei)(wei)負極(ji)，測量溶液的氧化還原電(dian)位，氧化還原電(dian)位值均(jun)為(wei)(wei)相(xiang)對于SCE電(dian)位值，溫(wen)度30℃,用化學純(chun)或工業級(ji)三氯化鐵(tie)（FeCl3)配制溶液，其結(jie)果見(jian)表(biao)(biao)10-1。
由表10-1可見(jian)：隨著溶(rong)液濃度的增加，氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)變正(zheng)。對于一(yi)定(ding)等級(ji)一(yi)定(ding)濃度的三(san)氯化(hua)(hua)鐵(tie)溶(rong)液，其氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)基本(ben)上應(ying)為一(yi)定(ding)值，如果電(dian)(dian)(dian)位(wei)值偏(pian)負，意(yi)味(wei)著部(bu)分三(san)氯化(hua)(hua)鐵(tie)被(bei)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)。工業(ye)級(ji)三(san)氯化(hua)(hua)鐵(tie)因純度不高，氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)較負，42°Bé工業(ye)級(ji)三(san)氯化(hua)(hua)鐵(tie)的氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)一(yi)般應(ying)比560mV正(zheng)。否則(ze)，應(ying)加過氧(yang)化(hua)(hua)氫及鹽酸(suan)混合液，將電(dian)(dian)(dian)位(wei)調到比560mV正(zheng)。
3. 腐蝕過程中腐蝕液(ye)氧(yang)化還原電位與(yu)腐蝕速率的關系(xi)
腐蝕過程(cheng)中三氯化鐵溶(rong)液氧化還(huan)原電位隨時間的(de)變(bian)化見圖(tu)10-2.由圖(tu)10-2可見，不論溶(rong)液濃度多大、初始(shi)(shi)氧化還(huan)原電位值(zhi)多正，隨著腐蝕的(de)進行，電位都是下降(jiang)的(de)。腐蝕開始(shi)(shi)的(de)10min內(nei)，電位很快(kuai)下降(jiang)170mV左右，以(yi)后(hou)的(de)變(bian)化趨勢逐漸減少。
4. 腐(fu)蝕速率隨腐(fu)蝕時間(jian)的變化
不同濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)三氯化(hua)鐵溶液(ye)中腐蝕(shi)(shi)速(su)(su)率隨(sui)腐蝕(shi)(shi)時(shi)間(jian)的(de)(de)變化(hua)見圖(tu)10-3.由(you)圖(tu)10-3可見，隨(sui)著腐蝕(shi)(shi)時(shi)間(jian)的(de)(de)增長，腐蝕(shi)(shi)速(su)(su)率大致趨(qu)勢(shi)是(shi)降(jiang)低(di)的(de)(de)。聯系(xi)圖(tu)10-2氧(yang)化(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)位隨(sui)腐蝕(shi)(shi)時(shi)間(jian)變得越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)負的(de)(de)規(gui)律(lv)，很容易得到同一濃(nong)度(du)(du)下，氧(yang)化(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)位越(yue)(yue)(yue)正(zheng)，腐蝕(shi)(shi)速(su)(su)率越(yue)(yue)(yue)大的(de)(de)結論。也(ye)就(jiu)是(shi)說，濃(nong)度(du)(du)相(xiang)同，氧(yang)化(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)位不同，腐蝕(shi)(shi)速(su)(su)率也(ye)不同，電(dian)位值越(yue)(yue)(yue)負，腐蝕(shi)(shi)速(su)(su)率越(yue)(yue)(yue)慢。
5. 工(gong)業級(ji)和(he)化(hua)學純三(san)氯(lv)化(hua)鐵溶液的(de)腐蝕速率比(bi)較
用工業(ye)級和化學純三氯(lv)化分別配成(cheng)37°Bé的三氯(lv)化鐵(tie)溶液的電位以及(ji)腐蝕速率(lv)見表10-2。
由表10-2可見，雖然(ran)配制(zhi)的(de)(de)(de)溶液濃度相等，但(dan)因三(san)氯化鐵(tie)的(de)(de)(de)有效含量不同，化學純的(de)(de)(de)氧(yang)化還(huan)原電位(wei)值比工業(ye)級(ji)的(de)(de)(de)電位(wei)值正，其腐蝕速率(lv)較工業(ye)級(ji)的(de)(de)(de)大(da)。
三、影響腐蝕速率的因(yin)素(su)
1. 腐(fu)蝕液(ye)濃度對腐(fu)蝕速率的影響(xiang)
4 種不同濃度(du)腐蝕(shi)(shi)液腐蝕(shi)(shi)304不(bu)銹鋼(gang)時，腐蝕(shi)(shi)量隨時間(jian)的變(bian)化見圖10-4。由圖10-4可見，35.2°Bé線(xian)位居(ju)各線(xian)之(zhi)上，44.5°Bé線(xian)位居(ju)各線(xian)之(zhi)下，26.5°Bé線(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居(ju)中(zhong)。也(ye)就是說，腐蝕(shi)(shi)液濃度(du)太(tai)(tai)高或太(tai)(tai)低時，都不(bu)能獲得最(zui)大腐蝕(shi)(shi)速率。只有在適當的濃度(du)區(qu)間(jian)才可能獲得理想的腐蝕(shi)(shi)速率。
為(wei)了找到這(zhe)一濃度區間，采(cai)用各種濃度溶液在不同腐蝕時(shi)間測得的(de)腐蝕速率見圖(tu)10-5,由圖(tu)可(ke)得出以下結論。
①. 在31~39°Bé的腐蝕液(ye)中，腐蝕速(su)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(zhong)既要考(kao)慮腐(fu)蝕(shi)速率以提(ti)高生產效率，又要考(kao)慮腐(fu)蝕(shi)質(zhi)(zhi)量和廢液(ye)再生的(de)要求(qiu)，以保證(zheng)產品質(zhi)(zhi)量及腐(fu)蝕(shi)液(ye)多次(ci)循環再生，不(bu)至于(yu)使(shi)濃度(du)降得太低，腐(fu)蝕(shi)機上使(shi)用三(san)氯化鐵濃度(du)為40~42°Bé的(de)溶液(ye)。
2. 腐(fu)蝕(shi)液(ye)的pH的影響
①. 腐(fu)蝕(shi)液的pH低，有利于不銹(xiu)鋼(gang)的腐(fu)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(fu)蝕液溫度的影響
溫(wen)度(du)越(yue)高，腐蝕速率越(yue)大。但(dan)考慮到抗蝕膜(mo)的(de)(de)承受能(neng)力(li)，一般可用30~40℃的(de)(de)溫(wen)度(du)。
4. 腐(fu)蝕(shi)方式及液壓對腐(fu)蝕(shi)速率的影響
2kg液壓(ya)的(de)(de)噴射腐(fu)蝕(shi)(shi)，將腐(fu)蝕(shi)(shi)時間由(you)原來靜態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)60min減少至動態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)6min。由(you)于(yu)動態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)，使腐(fu)蝕(shi)(shi)產物盡快離(li)開不(bu)銹鋼表面(mian)，讓盡量多的(de)(de)三價鐵與金屬表面(mian)動能撞擊，提高反應速率。由(you)于(yu)被腐(fu)蝕(shi)(shi)工件與腐(fu)蝕(shi)(shi)液的(de)(de)滯留時間只(zhi)有靜態(tai)時間的(de)(de)1/10,在抗(kang)蝕(shi)(shi)膜破壞(huai)前腐(fu)蝕(shi)(shi)已經完成，因(yin)而腐(fu)蝕(shi)(shi)質量提高，成品率由(you)40%提高到95%以上。
5. 不銹(xiu)鋼表面鈍化膜(mo)的影響
在(zai)靜態腐蝕(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)，腐蝕(shi)(shi)(shi)液的(de)濃度(du)低(di)于38°Bé,腐蝕(shi)(shi)(shi)速率很快時(shi)，不銹(xiu)鋼表(biao)面蒙有一層(ceng)黑(hei)色膠狀(zhuang)金屬沉積膜，在(zai)30~38°Bé間(jian)，濃度(du)越低(di)，膜層(ceng)越厚，腐蝕(shi)(shi)(shi)減速嚴(yan)重(zhong)。用等離子光(guang)量(liang)(liang)計分析，殘渣中(zhong)(zhong)鐵、鉻(ge)(ge)、硫(liu)、鈣(gai)、硅的(de)相對含量(liang)(liang)較高，可能存在(zai)硫(liu)化鐵、硫(liu)化鉻(ge)(ge)、硅酸鈣(gai)，都較難(nan)溶于三氯化鐵腐蝕(shi)(shi)(shi)液中(zhong)(zhong)，加酸可以將其(qi)(qi)溶解，在(zai)加壓噴灑腐蝕(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)可將其(qi)(qi)從不銹(xiu)鋼表(biao)面排除。
四、廢舊腐蝕液的再生(sheng)
1. 腐蝕(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(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。
