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(du)計控制和(he)檢測(ce)濃度(du)方便。輔用(yong)電(dian)子(zi)毫(hao)伏(fu)計、鉑電(dian)極和(he)飽和(he)甘(gan)汞(gong)電(dian)極測(ce)量(liang)電(dian)位，能(neng)夠準確地控制腐蝕速率。

  ③. 可使用(yong)鈦泵作(zuo)為循環(huan)壓力泵，提高(gao)腐(fu)蝕速(su)率。金屬(shu)鈦對三氯化鐵是較穩(wen)定的。

  ④. 腐蝕(shi)液(ye)氧(yang)化還(huan)原(yuan)電位降低后，可以使廢液(ye)再(zai)生，能將(jiang)廢液(ye)的氧(yang)化還(huan)原(yuan)電位復升至原(yuan)液(ye)水平(ping)，降低了(le)成本，避免了(le)環境污(wu)染。

一、三(san)氯化鐵溶液腐蝕機理

 三氯化(hua)鐵腐(fu)蝕不銹鋼（如(ru)1Cr18Ni9)的主(zhu)要(yao)氧化(hua)還原反(fan)應(ying)如(ru)下。

 鐵(tie)與三氯化鐵(tie)反應(ying)生(sheng)成(cheng)二氯化鐵(tie)：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻與三(san)(san)氯化鐵反(fan)應(ying)生成三(san)(san)氯化鉻和(he)二氯化鐵： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳與三氯化(hua)(hua)(hua)鐵反應生成二氯化(hua)(hua)(hua)鎳和(he)二氯化(hua)(hua)(hua)鐵：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時的標(biao)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(mei)相對(dui)密度(du)與三氯化鐵溶液百分濃度(du)的關(guan)系圖

    見圖 10-1,在操作溫度30℃時測得。此(ci)圖可用作濃(nong)度－波(bo)美(mei)度換(huan)算曲線。

 2. 不同(tong)濃(nong)度的氧化還原電位(wei)

   用(yong)PHS-2C型酸度計(ji)或PZ-26b型數字電(dian)(dian)壓表(biao)，用(yong)光滑鉑電(dian)(dian)極(ji)為(wei)(wei)正極(ji)，飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)（SCE)為(wei)(wei)負極(ji)，測量溶(rong)液的氧化(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)(dian)位(wei)，氧化(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)(dian)位(wei)值均為(wei)(wei)相(xiang)對于SCE電(dian)(dian)位(wei)值，溫度30℃,用(yong)化(hua)(hua)學純(chun)或工業級(ji)三氯(lv)化(hua)(hua)鐵（FeCl3)配制(zhi)溶(rong)液，其結(jie)果見表(biao)10-1。

  由表10-1可(ke)見：隨著(zhu)溶液濃(nong)度(du)的增加，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)變(bian)正。對(dui)于一定(ding)等級(ji)一定(ding)濃(nong)度(du)的三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)(tie)溶液，其氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)基本上應(ying)為一定(ding)值(zhi)，如果電(dian)位(wei)值(zhi)偏負，意味(wei)著(zhu)部分三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)(tie)被還(huan)原(yuan)。工業(ye)級(ji)三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)(tie)因純度(du)不高，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)較(jiao)負，42°Bé工業(ye)級(ji)三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)(tie)的氧化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原(yuan)電(dian)位(wei)一般應(ying)比(bi)(bi)560mV正。否則(ze)，應(ying)加過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫及鹽(yan)酸混合液，將電(dian)位(wei)調到比(bi)(bi)560mV正。

3. 腐蝕過程中腐蝕液(ye)氧化(hua)還原(yuan)電位與腐蝕速率(lv)的關(guan)系

  腐蝕(shi)(shi)過程中三氯化鐵(tie)溶液(ye)氧(yang)化還原(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)隨(sui)時間的變化見圖10-2.由圖10-2可見，不論溶液(ye)濃度多大、初始氧(yang)化還原(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)值多正(zheng)，隨(sui)著腐蝕(shi)(shi)的進行，電(dian)位(wei)都是(shi)下(xia)(xia)降的。腐蝕(shi)(shi)開始的10min內，電(dian)位(wei)很快下(xia)(xia)降170mV左右，以后(hou)的變化趨勢逐漸減少。

 4. 腐(fu)蝕速率隨腐(fu)蝕時間的變化

  不同濃度的三氯化(hua)鐵溶液(ye)中腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)隨(sui)(sui)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)的變(bian)化(hua)見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見，隨(sui)(sui)著(zhu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)的增長(chang)，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)大致趨勢是(shi)降(jiang)低(di)的。聯系圖(tu)10-2氧化(hua)還(huan)原電(dian)位隨(sui)(sui)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)變(bian)得越來越負(fu)(fu)的規律，很容易得到同一濃度下，氧化(hua)還(huan)原電(dian)位越正，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)越大的結論。也就是(shi)說(shuo)，濃度相(xiang)同，氧化(hua)還(huan)原電(dian)位不同，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)也不同，電(dian)位值越負(fu)(fu)，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)越慢(man)。

 5. 工業(ye)級(ji)和化(hua)(hua)學純三(san)氯(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)溶液的腐蝕速(su)率比較(jiao)

 用工業級和化(hua)學純(chun)三(san)氯化(hua)分別配成(cheng)37°Bé的(de)三(san)氯化(hua)鐵溶(rong)液(ye)的(de)電位以(yi)及腐蝕速(su)率見表10-2。

 由表10-2可見，雖然配(pei)制的溶液濃度相等，但因(yin)三氯化(hua)鐵的有(you)效(xiao)含量不同，化(hua)學純的氧化(hua)還原(yuan)電(dian)位值比工業級的電(dian)位值正，其(qi)腐蝕(shi)速率較工業級的大(da)。

三、影(ying)響腐蝕速率的(de)因素

 1. 腐蝕液濃度對腐蝕速率的影響

  4 種不同濃(nong)度(du)(du)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)304不銹(xiu)鋼時(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)量隨時(shi)間的變化見圖(tu)10-4。由圖(tu)10-4可見，35.2°Bé線(xian)位居各線(xian)之上，44.5°Bé線(xian)位居各線(xian)之下(xia)，26.5°Bé線(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居中。也(ye)就是說，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液濃(nong)度(du)(du)太(tai)高或太(tai)低時(shi)，都(dou)不能獲得最大腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率。只有在適(shi)當的濃(nong)度(du)(du)區間才可能獲得理(li)想(xiang)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率。

  為了找到這(zhe)一濃度區間，采(cai)用各種濃度溶液(ye)在不同腐蝕時間測(ce)得的腐蝕速(su)率見圖10-5,由(you)圖可得出(chu)以(yi)下結(jie)論(lun)。

  ①. 在31~39°Bé的(de)腐蝕液中，腐蝕速率較大。

  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(sheng)產(chan)(chan)中既(ji)要(yao)考慮腐(fu)蝕速率以提高生(sheng)產(chan)(chan)效率，又要(yao)考慮腐(fu)蝕質量和廢液(ye)(ye)再(zai)生(sheng)的要(yao)求，以保(bao)證產(chan)(chan)品質量及腐(fu)蝕液(ye)(ye)多(duo)次循環再(zai)生(sheng)，不(bu)至于使濃度降得太低，腐(fu)蝕機上使用三氯(lv)化鐵濃度為40~42°Bé的溶液(ye)(ye)。

2. 腐蝕液的pH的影響(xiang)

  ①. 腐蝕液的(de)pH低(di)，有(you)利于不銹鋼的(de)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. 腐蝕液溫(wen)度(du)的(de)影響

   溫(wen)度越高，腐(fu)蝕速率越大。但考(kao)慮到抗蝕膜的(de)承受能力，一般(ban)可用(yong)30~40℃的(de)溫(wen)度。

4. 腐(fu)蝕(shi)方式及液壓(ya)對腐(fu)蝕(shi)速率(lv)的影(ying)響

  2kg液(ye)壓(ya)的噴射腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，將(jiang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)時間(jian)由原來靜(jing)態(tai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的60min減(jian)少至動態(tai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的6min。由于動態(tai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，使腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物盡(jin)快離開不銹鋼(gang)表(biao)面，讓盡(jin)量多的三價鐵與金屬(shu)表(biao)面動能(neng)撞(zhuang)擊，提高(gao)(gao)(gao)反應速(su)率(lv)。由于被腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)工件(jian)與腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液(ye)的滯留時間(jian)只有靜(jing)態(tai)時間(jian)的1/10,在抗蝕(shi)膜破壞前(qian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)已經完成(cheng)，因而腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)質量提高(gao)(gao)(gao)，成(cheng)品(pin)率(lv)由40%提高(gao)(gao)(gao)到95%以(yi)上。

 5. 不銹(xiu)鋼表(biao)面鈍化膜的影響

  在(zai)靜態(tai)腐(fu)蝕(shi)(shi)中(zhong)，腐(fu)蝕(shi)(shi)液的濃度低(di)(di)于(yu)38°Bé,腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)很快(kuai)時，不(bu)銹鋼表(biao)面蒙有一層黑(hei)色(se)膠狀金屬沉積膜，在(zai)30~38°Bé間，濃度越低(di)(di)，膜層越厚，腐(fu)蝕(shi)(shi)減速(su)嚴重。用等離(li)子光量計分析，殘渣中(zhong)鐵、鉻、硫(liu)、鈣、硅的相對含量較(jiao)高，可能存在(zai)硫(liu)化(hua)鐵、硫(liu)化(hua)鉻、硅酸鈣，都較(jiao)難溶于(yu)三氯(lv)化(hua)鐵腐(fu)蝕(shi)(shi)液中(zhong)，加酸可以(yi)將其溶解，在(zai)加壓噴灑腐(fu)蝕(shi)(shi)中(zhong)可將其從不(bu)銹鋼表(biao)面排除。

四(si)、廢舊腐蝕液的再生

1. 腐蝕(shi)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。