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(bu)銹鋼腐蝕加工的合格率。

  ②. 用波美相對密度計控制和(he)檢(jian)測(ce)濃度方便。輔用電(dian)子毫(hao)伏計、鉑(bo)電(dian)極和(he)飽和(he)甘汞(gong)電(dian)極測(ce)量電(dian)位(wei)，能夠(gou)準確地(di)控制腐蝕速率。

  ③. 可(ke)使用鈦泵(beng)作(zuo)為(wei)循環壓(ya)力泵(beng)，提(ti)高(gao)腐(fu)蝕速率(lv)。金屬鈦對三氯化鐵(tie)是較(jiao)穩(wen)定的。

  ④. 腐(fu)蝕液(ye)氧化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位降(jiang)低后，可以使廢液(ye)再生，能將廢液(ye)的氧化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位復升(sheng)至原(yuan)液(ye)水平，降(jiang)低了成本(ben)，避(bi)免了環境污染(ran)。

一、三氯化(hua)鐵(tie)溶液腐蝕機(ji)理

 三氯化(hua)鐵腐(fu)蝕不銹(xiu)鋼(gang)（如(ru)(ru)1Cr18Ni9)的(de)主要氧化(hua)還原反應如(ru)(ru)下。

 鐵與三氯化鐵反應(ying)生成二氯化鐵：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻(ge)(ge)與三氯化(hua)鐵(tie)反應生成三氯化(hua)鉻(ge)(ge)和二氯化(hua)鐵(tie)： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳與三(san)氯(lv)化鐵反應(ying)生(sheng)成(cheng)二氯(lv)化鎳和二氯(lv)化鐵：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時的標準電位(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、工藝(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(bo)美相對密度(du)與三氯(lv)化鐵(tie)溶液(ye)百分濃度(du)的(de)關系(xi)圖(tu)

    見圖(tu) 10-1,在操作溫度(du)30℃時測得。此(ci)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(yang)化還(huan)原(yuan)電位

   用PHS-2C型(xing)酸度計(ji)或PZ-26b型(xing)數(shu)字(zi)電壓表，用光滑鉑(bo)電極為(wei)(wei)正極，飽和甘汞電極（SCE)為(wei)(wei)負極，測(ce)量溶液(ye)的氧化還原(yuan)電位，氧化還原(yuan)電位值(zhi)均為(wei)(wei)相對于SCE電位值(zhi)，溫(wen)度30℃,用化學純(chun)或工業級三(san)氯化鐵（FeCl3)配(pei)制溶液(ye)，其(qi)結果見(jian)表10-1。

  由表10-1可見：隨著溶液濃度(du)的增加，氧化(hua)(hua)還(huan)原電位變正。對于一定等級(ji)一定濃度(du)的三氯化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)溶液，其氧化(hua)(hua)還(huan)原電位基(ji)本上應為(wei)一定值(zhi)(zhi)，如果電位值(zhi)(zhi)偏負，意味著部分三氯化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)被還(huan)原。工(gong)業級(ji)三氯化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)因純度(du)不高，氧化(hua)(hua)還(huan)原電位較負，42°Bé工(gong)業級(ji)三氯化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)的氧化(hua)(hua)還(huan)原電位一般應比560mV正。否則(ze)，應加過氧化(hua)(hua)氫及鹽酸混(hun)合液，將電位調到比560mV正。

3. 腐蝕(shi)過程中腐蝕(shi)液氧化還原(yuan)電位(wei)與腐蝕(shi)速率的關系

  腐(fu)蝕過程(cheng)中三氯化鐵溶液氧化還原電位(wei)隨時間的(de)(de)變(bian)化見(jian)圖10-2.由圖10-2可見(jian)，不論溶液濃度多大、初始(shi)氧化還原電位(wei)值多正，隨著腐(fu)蝕的(de)(de)進(jin)行，電位(wei)都是下降的(de)(de)。腐(fu)蝕開始(shi)的(de)(de)10min內，電位(wei)很快下降170mV左右，以(yi)后的(de)(de)變(bian)化趨勢逐漸減少(shao)。

 4. 腐蝕速(su)率隨(sui)腐蝕時間的變化(hua)

  不(bu)同濃度的(de)(de)(de)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵溶液(ye)中(zhong)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)隨腐(fu)蝕(shi)時間(jian)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)見圖(tu)(tu)10-3.由圖(tu)(tu)10-3可見，隨著(zhu)腐(fu)蝕(shi)時間(jian)的(de)(de)(de)增(zeng)長，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)大(da)致趨勢是降低的(de)(de)(de)。聯系圖(tu)(tu)10-2氧化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位隨腐(fu)蝕(shi)時間(jian)變得越(yue)來越(yue)負(fu)的(de)(de)(de)規(gui)律，很容易(yi)得到同一(yi)濃度下，氧化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位越(yue)正，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)越(yue)大(da)的(de)(de)(de)結論。也(ye)就是說(shuo)，濃度相(xiang)同，氧化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位不(bu)同，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)也(ye)不(bu)同，電(dian)位值越(yue)負(fu)，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)越(yue)慢。

 5. 工(gong)業級(ji)和化學(xue)純(chun)三氯化鐵(tie)溶液的腐蝕速率比較

 用(yong)工業級和化(hua)學純三氯(lv)化(hua)分別配成37°Bé的三氯(lv)化(hua)鐵(tie)溶液的電(dian)位以及(ji)腐蝕速率見(jian)表10-2。

 由(you)表10-2可(ke)見，雖然配制的(de)(de)(de)溶液濃度相等(deng)，但(dan)因三氯(lv)化鐵(tie)的(de)(de)(de)有效(xiao)含量不(bu)同，化學純的(de)(de)(de)氧(yang)化還原電(dian)(dian)位值(zhi)比工業(ye)級的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位值(zhi)正，其腐蝕速率較工業(ye)級的(de)(de)(de)大。

三、影響腐蝕速率(lv)的因素

 1. 腐蝕液濃(nong)度(du)對腐蝕速率的(de)影響

  4 種不同濃度(du)腐(fu)蝕(shi)(shi)液腐(fu)蝕(shi)(shi)304不(bu)銹(xiu)鋼時，腐(fu)蝕(shi)(shi)量隨時間(jian)(jian)的(de)變(bian)化見圖(tu)10-4。由(you)圖(tu)10-4可見，35.2°Bé線(xian)位居各(ge)線(xian)之(zhi)(zhi)上(shang)，44.5°Bé線(xian)位居各(ge)線(xian)之(zhi)(zhi)下，26.5°Bé線(xian)僅(jin)次于35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居中。也就(jiu)是說，腐(fu)蝕(shi)(shi)液濃度(du)太(tai)高或太(tai)低時，都不(bu)能(neng)獲得最大腐(fu)蝕(shi)(shi)速率。只有在(zai)適當的(de)濃度(du)區間(jian)(jian)才可能(neng)獲得理想(xiang)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率。

  為了找到這一濃度區間(jian)，采(cai)用各種濃度溶(rong)液在(zai)不同腐蝕時間(jian)測(ce)得(de)的腐蝕速(su)率見圖10-5,由(you)圖可得(de)出以下(xia)結論。

  ①. 在(zai)31~39°Bé的腐(fu)蝕液中(zhong)，腐(fu)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. 在生產中既要考慮腐(fu)(fu)蝕速率(lv)以提高生產效率(lv)，又要考慮腐(fu)(fu)蝕質量和廢(fei)液(ye)再生的(de)要求，以保證產品質量及(ji)腐(fu)(fu)蝕液(ye)多(duo)次循環再生，不至(zhi)于使(shi)濃度降得太低，腐(fu)(fu)蝕機上使(shi)用(yong)三氯化鐵濃度為(wei)40~42°Bé的(de)溶液(ye)。

2. 腐蝕液(ye)的(de)pH的(de)影響

  ①. 腐(fu)蝕液(ye)的pH低，有利于不銹(xiu)鋼的腐(fu)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)溫度(du)的影響

   溫度(du)(du)越高，腐蝕速率(lv)越大。但考慮到抗蝕膜的(de)承受能(neng)力，一般(ban)可用30~40℃的(de)溫度(du)(du)。

4. 腐蝕方式及液壓(ya)對腐蝕速(su)率(lv)的影響

  2kg液(ye)壓的噴射(she)腐蝕(shi)(shi)，將腐蝕(shi)(shi)時(shi)間由原來靜(jing)態腐蝕(shi)(shi)的60min減少至動態腐蝕(shi)(shi)的6min。由于(yu)動態腐蝕(shi)(shi)，使腐蝕(shi)(shi)產物盡快離開(kai)不銹鋼表(biao)面，讓盡量多的三價鐵與金(jin)屬表(biao)面動能撞擊，提(ti)高反應(ying)速率。由于(yu)被腐蝕(shi)(shi)工件與腐蝕(shi)(shi)液(ye)的滯留時(shi)間只(zhi)有靜(jing)態時(shi)間的1/10,在抗(kang)蝕(shi)(shi)膜破壞前腐蝕(shi)(shi)已經(jing)完(wan)成(cheng)，因而(er)腐蝕(shi)(shi)質(zhi)量提(ti)高，成(cheng)品率由40%提(ti)高到95%以(yi)上。

 5. 不銹(xiu)鋼表面鈍(dun)化膜的影響

  在(zai)(zai)靜態腐(fu)蝕(shi)(shi)中，腐(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)的濃度(du)低(di)于(yu)38°Bé,腐(fu)蝕(shi)(shi)速率很(hen)快時，不銹(xiu)鋼表(biao)面蒙有一層(ceng)(ceng)黑色膠狀金(jin)屬(shu)沉積膜(mo)，在(zai)(zai)30~38°Bé間，濃度(du)越低(di)，膜(mo)層(ceng)(ceng)越厚，腐(fu)蝕(shi)(shi)減速嚴(yan)重。用(yong)等離子光量(liang)計分(fen)析，殘渣中鐵、鉻、硫(liu)、鈣、硅(gui)(gui)的相對含量(liang)較高，可能存在(zai)(zai)硫(liu)化鐵、硫(liu)化鉻、硅(gui)(gui)酸鈣，都較難溶于(yu)三氯化鐵腐(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)中，加(jia)酸可以將(jiang)其溶解，在(zai)(zai)加(jia)壓噴灑腐(fu)蝕(shi)(shi)中可將(jiang)其從不銹(xiu)鋼表(biao)面排除。

四、廢舊腐蝕(shi)液的再生(sheng)

1. 腐蝕液的(de)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(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。