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)波美相對密度計控制和(he)檢(jian)測濃(nong)度方便。輔用(yong)電(dian)(dian)子毫(hao)伏(fu)計、鉑電(dian)(dian)極(ji)和(he)飽和(he)甘汞電(dian)(dian)極(ji)測量電(dian)(dian)位，能夠準確地控制腐蝕(shi)速(su)率(lv)。

  ③. 可使用鈦泵作為(wei)循環壓力(li)泵，提高腐蝕速率(lv)。金屬鈦對三氯化鐵是較(jiao)穩定的。

  ④. 腐(fu)蝕液(ye)(ye)氧化還原電位降(jiang)低后，可以(yi)使廢液(ye)(ye)再生，能將(jiang)廢液(ye)(ye)的(de)氧化還原電位復升至(zhi)原液(ye)(ye)水平，降(jiang)低了成本，避(bi)免了環境污染。

一、三氯化鐵溶液腐蝕(shi)機(ji)理

 三氯化(hua)(hua)鐵(tie)腐(fu)蝕不銹鋼(gang)（如1Cr18Ni9)的(de)主要氧(yang)化(hua)(hua)還原反應如下。

 鐵(tie)與三氯化鐵(tie)反應生成(cheng)二氯化鐵(tie)：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻與三(san)氯化(hua)鐵反應生成三(san)氯化(hua)鉻和二氯化(hua)鐵： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳與三氯化鐵反應生成二氯化鎳和二氯化鐵：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時的標準電位查得：

 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(mei)相對密度與三氯化(hua)鐵溶液百分(fen)濃度的(de)關(guan)系圖

    見(jian)圖 10-1,在操(cao)作溫度30℃時測得。此圖可用作濃度－波美度換算曲線。

 2. 不同濃度的(de)氧化還原電位

   用PHS-2C型酸度(du)計或(huo)(huo)PZ-26b型數字電(dian)壓表，用光(guang)滑鉑電(dian)極(ji)為正極(ji)，飽(bao)和甘汞電(dian)極(ji)（SCE)為負極(ji)，測(ce)量溶(rong)液的(de)氧化(hua)(hua)還原電(dian)位，氧化(hua)(hua)還原電(dian)位值(zhi)均(jun)為相(xiang)對(dui)于SCE電(dian)位值(zhi)，溫度(du)30℃,用化(hua)(hua)學純或(huo)(huo)工業級三氯化(hua)(hua)鐵（FeCl3)配制溶(rong)液，其結果見表10-1。

  由表10-1可見(jian)：隨著溶(rong)液(ye)濃度的增加，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)變正(zheng)。對(dui)于一(yi)(yi)定等級一(yi)(yi)定濃度的三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵溶(rong)液(ye)，其氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)基(ji)本(ben)上應(ying)為一(yi)(yi)定值，如(ru)果電(dian)位(wei)(wei)(wei)值偏負(fu)(fu)，意味(wei)著部分三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵被還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)。工業級三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵因純度不高，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)較負(fu)(fu)，42°Bé工業級三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵的氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)般應(ying)比560mV正(zheng)。否則，應(ying)加過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)及鹽(yan)酸混合(he)液(ye)，將電(dian)位(wei)(wei)(wei)調(diao)到比560mV正(zheng)。

3. 腐(fu)蝕過程中(zhong)腐(fu)蝕液氧化(hua)還原電位(wei)與腐(fu)蝕速率的(de)關系

  腐蝕過程中三氯化鐵溶(rong)液氧化還原(yuan)(yuan)電(dian)位隨(sui)時間的(de)變化見圖10-2.由圖10-2可見，不論溶(rong)液濃度多大(da)、初始氧化還原(yuan)(yuan)電(dian)位值多正，隨(sui)著腐蝕的(de)進行，電(dian)位都(dou)是下降的(de)。腐蝕開(kai)始的(de)10min內，電(dian)位很快下降170mV左右，以后(hou)的(de)變化趨(qu)勢逐(zhu)漸減少。

 4. 腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)隨腐(fu)(fu)蝕(shi)時間的(de)變化(hua)

  不同(tong)(tong)濃(nong)(nong)度(du)的(de)(de)三(san)氯化鐵溶(rong)液中腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)隨腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時間(jian)的(de)(de)變化見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見，隨著腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時間(jian)的(de)(de)增長，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)大致趨(qu)勢是降低的(de)(de)。聯系(xi)圖(tu)10-2氧(yang)化還(huan)(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)隨腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時間(jian)變得越(yue)來越(yue)負的(de)(de)規律，很(hen)容易得到同(tong)(tong)一濃(nong)(nong)度(du)下，氧(yang)化還(huan)(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)越(yue)正，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)越(yue)大的(de)(de)結(jie)論。也(ye)就是說，濃(nong)(nong)度(du)相(xiang)同(tong)(tong)，氧(yang)化還(huan)(huan)原電(dian)(dian)位(wei)(wei)不同(tong)(tong)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)也(ye)不同(tong)(tong)，電(dian)(dian)位(wei)(wei)值越(yue)負，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)越(yue)慢。

 5. 工(gong)業級和(he)化學純三氯(lv)化鐵溶液(ye)的腐蝕速率比較

 用工業級和化學純三(san)氯化分別配成(cheng)37°Bé的三(san)氯化鐵溶液的電位以及腐蝕速率(lv)見表10-2。

 由表10-2可見，雖然配制的(de)溶液濃度相等，但因(yin)三氯化鐵(tie)的(de)有效含量不同，化學(xue)純的(de)氧(yang)化還(huan)原電位(wei)(wei)值比工業級的(de)電位(wei)(wei)值正，其(qi)腐蝕速率較工業級的(de)大。

三、影響腐蝕速率的因素

 1. 腐(fu)蝕液濃度對腐(fu)蝕速率的影(ying)響

  4 種不同濃度腐(fu)(fu)(fu)蝕液(ye)腐(fu)(fu)(fu)蝕304不銹鋼時，腐(fu)(fu)(fu)蝕量(liang)隨時間的變化(hua)見(jian)圖(tu)10-4。由圖(tu)10-4可見(jian)，35.2°Bé線(xian)(xian)(xian)位(wei)居各線(xian)(xian)(xian)之(zhi)上，44.5°Bé線(xian)(xian)(xian)位(wei)居各線(xian)(xian)(xian)之(zhi)下，26.5°Bé線(xian)(xian)(xian)僅次(ci)于35.2°Bé線(xian)(xian)(xian)，41°Bé線(xian)(xian)(xian)居中。也就是說，腐(fu)(fu)(fu)蝕液(ye)濃度太(tai)高或(huo)太(tai)低(di)時，都(dou)不能(neng)獲得(de)最(zui)大腐(fu)(fu)(fu)蝕速率。只有在適當的濃度區間才可能(neng)獲得(de)理想的腐(fu)(fu)(fu)蝕速率。

  為了(le)找到這一濃(nong)度區間(jian)，采用各種(zhong)濃(nong)度溶液在不同腐(fu)蝕時間(jian)測得(de)的腐(fu)蝕速率見圖10-5,由圖可(ke)得(de)出以(yi)下結論。

  ①. 在31~39°Bé的腐蝕液(ye)中，腐蝕速率(lv)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)產中既(ji)要(yao)考慮腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)以提高生(sheng)產效率(lv)，又要(yao)考慮腐(fu)蝕(shi)質量和廢液再生(sheng)的要(yao)求(qiu)，以保證產品質量及腐(fu)蝕(shi)液多次循環再生(sheng)，不至于使濃度降得太低，腐(fu)蝕(shi)機(ji)上使用(yong)三氯化(hua)鐵濃度為40~42°Bé的溶液。

2. 腐蝕液(ye)的pH的影響

  ①. 腐蝕液(ye)的pH低，有利(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(shi)液溫度(du)的影響(xiang)

   溫度越(yue)高，腐蝕速率越(yue)大。但(dan)考慮到抗蝕膜的(de)承受能力，一般(ban)可(ke)用30~40℃的(de)溫度。

4. 腐蝕(shi)方式及液壓對腐蝕(shi)速率的影(ying)響

  2kg液(ye)壓的(de)(de)噴射腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，將腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)時間(jian)由(you)原(yuan)來靜(jing)態(tai)(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)60min減(jian)少至動(dong)態(tai)(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)6min。由(you)于動(dong)態(tai)(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，使腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物盡(jin)快離開不(bu)銹鋼表面，讓(rang)盡(jin)量(liang)多的(de)(de)三價鐵與(yu)(yu)金屬表面動(dong)能撞擊，提(ti)高反應(ying)速率。由(you)于被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)工件與(yu)(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液(ye)的(de)(de)滯留時間(jian)只有靜(jing)態(tai)(tai)時間(jian)的(de)(de)1/10,在抗(kang)蝕(shi)膜(mo)破壞前腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)已經(jing)完(wan)成，因而腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)質量(liang)提(ti)高，成品率由(you)40%提(ti)高到95%以上。

 5. 不銹(xiu)鋼表面(mian)鈍化膜的影(ying)響

  在靜態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)中(zhong)，腐(fu)蝕(shi)(shi)液的(de)濃度(du)低于38°Bé,腐(fu)蝕(shi)(shi)速率很快時(shi)，不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面蒙有一層(ceng)黑色(se)膠狀金屬沉積膜，在30~38°Bé間，濃度(du)越低，膜層(ceng)越厚，腐(fu)蝕(shi)(shi)減速嚴重。用等(deng)離子光量計分析，殘(can)渣中(zhong)鐵(tie)、鉻、硫、鈣、硅(gui)的(de)相對含量較高，可(ke)能存在硫化(hua)鐵(tie)、硫化(hua)鉻、硅(gui)酸(suan)鈣，都較難(nan)溶于三氯化(hua)鐵(tie)腐(fu)蝕(shi)(shi)液中(zhong)，加酸(suan)可(ke)以將(jiang)其溶解，在加壓噴灑腐(fu)蝕(shi)(shi)中(zhong)可(ke)將(jiang)其從不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面排除。

四(si)、廢舊腐(fu)蝕液(ye)的再生(sheng)

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。