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(gang)腐蝕加工的合格率。
②. 用波美相對密度(du)計控(kong)(kong)制和檢(jian)測(ce)(ce)濃度(du)方便。輔用電(dian)(dian)子(zi)毫伏計、鉑(bo)電(dian)(dian)極(ji)和飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)測(ce)(ce)量電(dian)(dian)位，能夠準(zhun)確地(di)控(kong)(kong)制腐蝕(shi)速(su)率。
③. 可使(shi)用鈦(tai)泵(beng)作(zuo)為循環壓力泵(beng)，提高腐蝕(shi)速率。金屬鈦(tai)對三氯(lv)化鐵是(shi)較穩定(ding)的。
④. 腐蝕液氧化還(huan)原電位降(jiang)低后，可以使廢(fei)液再(zai)生，能將廢(fei)液的氧化還(huan)原電位復升至原液水平(ping)，降(jiang)低了(le)成(cheng)本，避(bi)免了(le)環境污染。
一、三氯化鐵溶液腐蝕機理
三氯化(hua)鐵腐蝕不銹(xiu)鋼（如1Cr18Ni9)的主要氧(yang)化(hua)還原(yuan)反應如下。
鐵與三氯化鐵反應生成二氯化鐵： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻(ge)與三氯化(hua)鐵反應(ying)生(sheng)成三氯化(hua)鉻(ge)和二(er)氯化(hua)鐵： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳與三氯(lv)化鐵反應生成二(er)氯(lv)化鎳和二(er)氯(lv)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(yi)參(can)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)美相對密度(du)與三氯化鐵(tie)溶液百(bai)分濃度(du)的(de)關系圖
見圖 10-1,在操作溫度(du)(du)30℃時測得。此圖可用作濃度(du)(du)－波(bo)美度(du)(du)換算曲(qu)線(xian)。
2. 不同濃度的氧(yang)化還原電位
用PHS-2C型(xing)酸度計或PZ-26b型(xing)數字電(dian)壓表，用光滑鉑電(dian)極(ji)(ji)為正極(ji)(ji)，飽和甘(gan)汞電(dian)極(ji)(ji)（SCE)為負極(ji)(ji)，測量溶液的氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)(wei)，氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)位(wei)(wei)值(zhi)均(jun)為相對于SCE電(dian)位(wei)(wei)值(zhi)，溫度30℃,用化(hua)學純(chun)或工業級三氯(lv)化(hua)鐵(tie)（FeCl3)配制溶液，其結果見表10-1。
由表10-1可見：隨著溶液(ye)濃(nong)(nong)度的(de)增加(jia)(jia)，氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電(dian)位(wei)變正(zheng)。對于(yu)一(yi)定等級(ji)一(yi)定濃(nong)(nong)度的(de)三(san)氯(lv)化(hua)鐵溶液(ye)，其氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電(dian)位(wei)基本(ben)上應為(wei)一(yi)定值，如果電(dian)位(wei)值偏負，意味著部分三(san)氯(lv)化(hua)鐵被(bei)還(huan)(huan)原。工業級(ji)三(san)氯(lv)化(hua)鐵因純度不高，氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電(dian)位(wei)較(jiao)負，42°Bé工業級(ji)三(san)氯(lv)化(hua)鐵的(de)氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電(dian)位(wei)一(yi)般應比560mV正(zheng)。否則(ze)，應加(jia)(jia)過氧(yang)化(hua)氫及鹽酸混合液(ye)，將電(dian)位(wei)調到(dao)比560mV正(zheng)。
3. 腐(fu)蝕過程中腐(fu)蝕液(ye)氧化還原電位與(yu)腐(fu)蝕速(su)率的關系(xi)
腐蝕過(guo)程中三氯化(hua)(hua)鐵溶液氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)原電(dian)位隨(sui)時間的變化(hua)(hua)見圖10-2.由圖10-2可見，不論溶液濃度多大、初始氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)原電(dian)位值多正，隨(sui)著(zhu)腐蝕的進行，電(dian)位都是下降的。腐蝕開(kai)始的10min內，電(dian)位很快下降170mV左右(you)，以后的變化(hua)(hua)趨勢逐漸減(jian)少。
4. 腐蝕(shi)速率隨(sui)腐蝕(shi)時間的變(bian)化(hua)
不(bu)同(tong)濃(nong)度的(de)三氯化(hua)鐵溶液中腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)隨腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)的(de)變(bian)化(hua)見(jian)圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可(ke)見(jian)，隨著腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)的(de)增長，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)大致趨勢是降低的(de)。聯系圖(tu)10-2氧化(hua)還原(yuan)電位(wei)(wei)隨腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)變(bian)得越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)負的(de)規律，很容易得到同(tong)一濃(nong)度下，氧化(hua)還原(yuan)電位(wei)(wei)越(yue)(yue)(yue)正，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)越(yue)(yue)(yue)大的(de)結(jie)論。也(ye)就是說，濃(nong)度相同(tong)，氧化(hua)還原(yuan)電位(wei)(wei)不(bu)同(tong)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)也(ye)不(bu)同(tong)，電位(wei)(wei)值(zhi)越(yue)(yue)(yue)負，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)越(yue)(yue)(yue)慢(man)。
5. 工業(ye)級和化學純三氯化鐵溶液的腐蝕速率比較(jiao)
用(yong)工業級和(he)化(hua)學(xue)純三氯化(hua)分別配成37°Bé的三氯化(hua)鐵溶液的電位以及腐(fu)蝕速率見表10-2。
由(you)表10-2可(ke)見，雖然配制的(de)溶液濃(nong)度(du)相等，但因三(san)氯化鐵的(de)有效含(han)量不同，化學純的(de)氧化還原(yuan)電位值比工業級(ji)的(de)電位值正，其腐蝕(shi)速率較(jiao)工業級(ji)的(de)大。
三、影響腐蝕速率的因(yin)素
1. 腐(fu)蝕液濃(nong)度對腐(fu)蝕速率的影響
4 種不同濃度腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)304不(bu)銹鋼時(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)量隨時(shi)(shi)間的變(bian)化見圖10-4。由圖10-4可(ke)見，35.2°Bé線位居(ju)各線之上，44.5°Bé線位居(ju)各線之下，26.5°Bé線僅次于35.2°Bé線，41°Bé線居(ju)中(zhong)。也就是說(shuo)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液濃度太高(gao)或太低時(shi)(shi)，都不(bu)能獲得(de)最大腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率。只有在(zai)適當的濃度區(qu)間才可(ke)能獲得(de)理想(xiang)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率。
為了找到這一濃度區間(jian)，采用(yong)各種濃度溶(rong)液在不同(tong)腐(fu)蝕時間(jian)測得(de)的腐(fu)蝕速率(lv)見圖10-5,由(you)圖可得(de)出以下結論。
①. 在31~39°Bé的腐(fu)蝕(shi)液中，腐(fu)蝕(shi)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. 在生產中既要考(kao)慮腐(fu)蝕(shi)速率以提高生產效率，又要考(kao)慮腐(fu)蝕(shi)質量(liang)和廢(fei)液再生的要求(qiu)，以保(bao)證產品質量(liang)及腐(fu)蝕(shi)液多次循環(huan)再生，不至于使濃(nong)度(du)降得太(tai)低，腐(fu)蝕(shi)機(ji)上使用(yong)三氯化鐵濃(nong)度(du)為40~42°Bé的溶液。
2. 腐蝕(shi)液的pH的影響
①. 腐蝕(shi)液的pH低，有利于不銹鋼的腐蝕(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. 腐蝕液溫度(du)的影響
溫(wen)度越高(gao)，腐蝕(shi)(shi)速率越大。但考慮(lv)到(dao)抗蝕(shi)(shi)膜(mo)的(de)承受能力(li)，一般可(ke)用30~40℃的(de)溫(wen)度。
4. 腐(fu)蝕(shi)方式(shi)及液壓對腐(fu)蝕(shi)速率的(de)影響
2kg液(ye)壓的(de)(de)(de)(de)噴射腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，將腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)間由原來靜態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)60min減(jian)少至(zhi)動(dong)態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)6min。由于動(dong)態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，使腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物盡快離開不銹鋼表(biao)面(mian)，讓盡量多(duo)的(de)(de)(de)(de)三(san)價鐵(tie)與金屬(shu)表(biao)面(mian)動(dong)能撞擊，提(ti)(ti)高反(fan)應(ying)速(su)率。由于被腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)工件與腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)液(ye)的(de)(de)(de)(de)滯留時(shi)間只(zhi)有靜態(tai)時(shi)間的(de)(de)(de)(de)1/10,在(zai)抗蝕(shi)(shi)(shi)(shi)膜破壞(huai)前(qian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)已經完(wan)成(cheng)(cheng)，因(yin)而腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)質(zhi)量提(ti)(ti)高，成(cheng)(cheng)品率由40%提(ti)(ti)高到95%以上。
5. 不銹鋼表面鈍(dun)化(hua)膜的影響
在(zai)靜態腐蝕(shi)中，腐蝕(shi)液的濃(nong)(nong)度低(di)于(yu)38°Bé,腐蝕(shi)速率很(hen)快(kuai)時，不銹鋼表(biao)面蒙有(you)一層黑色膠狀金(jin)屬沉(chen)積膜(mo)，在(zai)30~38°Bé間，濃(nong)(nong)度越低(di)，膜(mo)層越厚，腐蝕(shi)減速嚴重(zhong)。用等離子光量計(ji)分(fen)析(xi)，殘渣中鐵(tie)、鉻、硫、鈣(gai)、硅的相對(dui)含量較高，可(ke)(ke)能存在(zai)硫化(hua)鐵(tie)、硫化(hua)鉻、硅酸(suan)(suan)鈣(gai)，都較難溶(rong)于(yu)三氯化(hua)鐵(tie)腐蝕(shi)液中，加(jia)酸(suan)(suan)可(ke)(ke)以將其溶(rong)解，在(zai)加(jia)壓(ya)噴灑腐蝕(shi)中可(ke)(ke)將其從不銹鋼表(biao)面排除。
四、廢舊腐蝕(shi)液的再(zai)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。
