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，提高了不銹鋼腐蝕加工的合格率。

  ②. 用波美相(xiang)對密(mi)度計控制和(he)檢測(ce)濃度方(fang)便。輔用電(dian)(dian)(dian)子毫伏計、鉑電(dian)(dian)(dian)極和(he)飽(bao)和(he)甘汞電(dian)(dian)(dian)極測(ce)量電(dian)(dian)(dian)位，能夠準確地控制腐(fu)蝕速率。

  ③. 可使用鈦(tai)泵(beng)作(zuo)為循環壓力泵(beng)，提高腐蝕速率。金屬鈦(tai)對(dui)三氯化鐵是較穩定的。

  ④. 腐蝕液(ye)(ye)氧(yang)化(hua)還原電位降(jiang)低后，可以(yi)使(shi)廢(fei)液(ye)(ye)再生，能將廢(fei)液(ye)(ye)的氧(yang)化(hua)還原電位復升至原液(ye)(ye)水平，降(jiang)低了(le)成(cheng)本，避免了(le)環境污染。

一(yi)、三氯化鐵溶液腐蝕機理

 三(san)氯(lv)化(hua)鐵腐蝕不銹(xiu)鋼（如1Cr18Ni9)的主(zhu)要氧化(hua)還(huan)原反應如下(xia)。

 鐵(tie)與(yu)三氯化(hua)鐵(tie)反應生成二(er)氯化(hua)鐵(tie)：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻(ge)(ge)與(yu)三(san)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)鐵反應生成三(san)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)鉻(ge)(ge)和二氯(lv)(lv)(lv)化(hua)鐵： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳(nie)與三氯化(hua)鐵反應生成二(er)氯化(hua)鎳(nie)和(he)二(er)氯化(hua)鐵：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在(zai)25℃時的標(biao)準電位(wei)查(cha)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. 波美相(xiang)對(dui)密度與三氯化鐵溶液(ye)百(bai)分濃度的關(guan)系圖(tu)

    見圖 10-1,在操作溫(wen)度(du)30℃時測得。此圖可用作濃(nong)度(du)－波美度(du)換算曲線(xian)。

 2. 不同濃度的氧化還原電位(wei)

   用PHS-2C型酸度計或PZ-26b型數字電(dian)(dian)(dian)壓表，用光滑鉑電(dian)(dian)(dian)極為正極，飽和甘汞(gong)電(dian)(dian)(dian)極（SCE)為負極，測(ce)量溶(rong)液(ye)的氧化還(huan)(huan)原電(dian)(dian)(dian)位，氧化還(huan)(huan)原電(dian)(dian)(dian)位值(zhi)均為相對于SCE電(dian)(dian)(dian)位值(zhi)，溫(wen)度30℃,用化學純(chun)或工業級三氯化鐵（FeCl3)配(pei)制溶(rong)液(ye)，其結果見表10-1。

  由表10-1可(ke)見：隨著(zhu)溶(rong)液濃(nong)度(du)的增加(jia)，氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位變(bian)正。對于一定(ding)等級一定(ding)濃(nong)度(du)的三(san)氯化(hua)鐵(tie)溶(rong)液，其氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位基本(ben)上(shang)應(ying)為一定(ding)值，如(ru)果電(dian)(dian)(dian)(dian)位值偏負，意味著(zhu)部分(fen)三(san)氯化(hua)鐵(tie)被(bei)還(huan)(huan)原(yuan)。工業(ye)(ye)級三(san)氯化(hua)鐵(tie)因純度(du)不高，氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位較負，42°Bé工業(ye)(ye)級三(san)氯化(hua)鐵(tie)的氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位一般(ban)應(ying)比(bi)(bi)560mV正。否則，應(ying)加(jia)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)及(ji)鹽酸混合(he)液，將電(dian)(dian)(dian)(dian)位調到比(bi)(bi)560mV正。

3. 腐蝕過程(cheng)中(zhong)腐蝕液(ye)氧化還原電(dian)位與(yu)腐蝕速率的(de)關系

  腐蝕(shi)(shi)過程(cheng)中三氯化(hua)鐵溶(rong)液(ye)氧(yang)化(hua)還原電(dian)(dian)位(wei)隨時間的變化(hua)見圖(tu)10-2.由圖(tu)10-2可見，不論溶(rong)液(ye)濃度多(duo)大、初始(shi)氧(yang)化(hua)還原電(dian)(dian)位(wei)值多(duo)正，隨著腐蝕(shi)(shi)的進行，電(dian)(dian)位(wei)都是(shi)下降的。腐蝕(shi)(shi)開始(shi)的10min內(nei)，電(dian)(dian)位(wei)很快(kuai)下降170mV左右，以后的變化(hua)趨勢逐漸減少。

 4. 腐蝕(shi)速率隨腐蝕(shi)時間(jian)的變(bian)化

  不(bu)同濃(nong)度的(de)三氯化鐵溶液中腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)隨腐(fu)蝕(shi)(shi)時間的(de)變(bian)化見(jian)圖(tu)(tu)10-3.由(you)圖(tu)(tu)10-3可(ke)見(jian)，隨著腐(fu)蝕(shi)(shi)時間的(de)增(zeng)長，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)大(da)致趨(qu)勢是(shi)降(jiang)低的(de)。聯系(xi)圖(tu)(tu)10-2氧化還原電位隨腐(fu)蝕(shi)(shi)時間變(bian)得(de)越(yue)來越(yue)負的(de)規律，很容易得(de)到同一濃(nong)度下，氧化還原電位越(yue)正，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)越(yue)大(da)的(de)結論。也(ye)就是(shi)說，濃(nong)度相同，氧化還原電位不(bu)同，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)也(ye)不(bu)同，電位值(zhi)越(yue)負，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)越(yue)慢(man)。

 5. 工業級和(he)化學純三氯化鐵(tie)溶(rong)液的腐(fu)蝕速率比(bi)較(jiao)

 用工(gong)業級和(he)化(hua)(hua)學純(chun)三(san)氯(lv)化(hua)(hua)分別配成37°Bé的三(san)氯(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)溶液的電位以(yi)及腐蝕速率(lv)見表10-2。

 由表10-2可見，雖(sui)然(ran)配制的溶液濃度相等(deng)，但因三氯化鐵(tie)的有(you)效含量不同，化學純(chun)的氧(yang)化還原(yuan)電(dian)位(wei)(wei)值(zhi)比工(gong)業級(ji)的電(dian)位(wei)(wei)值(zhi)正，其腐蝕速率較工(gong)業級(ji)的大(da)。

三(san)、影響(xiang)腐蝕速率的(de)因素(su)

 1. 腐(fu)蝕液濃度(du)對腐(fu)蝕速率的影響

  4 種不同濃(nong)度腐蝕(shi)(shi)液(ye)腐蝕(shi)(shi)304不銹鋼時(shi)，腐蝕(shi)(shi)量(liang)隨(sui)時(shi)間的變化見圖10-4。由(you)圖10-4可(ke)見，35.2°Bé線位(wei)居各線之(zhi)(zhi)上，44.5°Bé線位(wei)居各線之(zhi)(zhi)下(xia)，26.5°Bé線僅次(ci)于35.2°Bé線，41°Bé線居中。也就是(shi)說，腐蝕(shi)(shi)液(ye)濃(nong)度太(tai)高(gao)或太(tai)低(di)時(shi)，都不能獲(huo)得最大腐蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)。只(zhi)有在適當(dang)的濃(nong)度區間才可(ke)能獲(huo)得理想的腐蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)。

  為了找(zhao)到這(zhe)一濃(nong)度區間，采(cai)用各種濃(nong)度溶液在不(bu)同腐蝕(shi)時(shi)間測得的腐蝕(shi)速(su)率見圖10-5,由(you)圖可(ke)得出以下結論。

  ①. 在31~39°Bé的腐蝕液中，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. 在生產(chan)中既要(yao)(yao)考(kao)慮腐(fu)蝕速率(lv)(lv)以提高生產(chan)效率(lv)(lv)，又要(yao)(yao)考(kao)慮腐(fu)蝕質量和廢(fei)液再(zai)生的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)，以保(bao)證產(chan)品質量及腐(fu)蝕液多次循環再(zai)生，不至(zhi)于使濃度降得太低(di)，腐(fu)蝕機上使用三氯化鐵濃度為(wei)40~42°Bé的(de)(de)溶(rong)液。

2. 腐蝕液(ye)的pH的影響(xiang)

  ①. 腐(fu)蝕液的(de)pH低，有利于(yu)不銹鋼(gang)的(de)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)溫度的(de)影(ying)響

   溫度越高，腐蝕速(su)率越大。但考慮到抗蝕膜(mo)的承受能力，一般可(ke)用30~40℃的溫度。

4. 腐蝕方式(shi)及液壓對腐蝕速率的影響

  2kg液壓(ya)的噴射腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，將(jiang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)由(you)原來靜(jing)態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的60min減少至動態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的6min。由(you)于(yu)動態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，使(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)盡(jin)(jin)快離開不銹鋼(gang)表面，讓(rang)盡(jin)(jin)量多的三價鐵(tie)與金屬(shu)表面動能撞(zhuang)擊，提(ti)高(gao)反應速率(lv)。由(you)于(yu)被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)工(gong)件(jian)與腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液的滯留時間(jian)只有靜(jing)態(tai)時間(jian)的1/10,在抗蝕(shi)(shi)膜破壞前腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已經完成，因而腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)質量提(ti)高(gao)，成品率(lv)由(you)40%提(ti)高(gao)到95%以上。

 5. 不銹鋼(gang)表面鈍(dun)化膜的影響

  在(zai)靜(jing)態(tai)腐(fu)(fu)蝕中(zhong)，腐(fu)(fu)蝕液的濃(nong)度低于38°Bé,腐(fu)(fu)蝕速率很快(kuai)時(shi)，不銹(xiu)鋼表面蒙有一層黑(hei)色膠狀金屬沉積膜(mo)，在(zai)30~38°Bé間，濃(nong)度越低，膜(mo)層越厚，腐(fu)(fu)蝕減速嚴(yan)重。用等(deng)離子(zi)光(guang)量計分析(xi)，殘渣中(zhong)鐵、鉻、硫(liu)、鈣、硅的相對含(han)量較(jiao)高，可能存在(zai)硫(liu)化鐵、硫(liu)化鉻、硅酸鈣，都較(jiao)難溶(rong)于三氯(lv)化鐵腐(fu)(fu)蝕液中(zhong)，加酸可以將其溶(rong)解，在(zai)加壓噴灑腐(fu)(fu)蝕中(zhong)可將其從不銹(xiu)鋼表面排除(chu)。

四、廢舊腐蝕液的(de)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. 腐蝕液(ye)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。