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(xiu)鋼腐蝕加工的合格率。

  ②. 用波(bo)美相對密度計(ji)控(kong)制和(he)(he)檢測(ce)濃度方便。輔(fu)用電子(zi)毫伏計(ji)、鉑(bo)電極(ji)和(he)(he)飽(bao)和(he)(he)甘汞(gong)電極(ji)測(ce)量(liang)電位，能夠準確(que)地控(kong)制腐蝕速率。

  ③. 可(ke)使用鈦泵(beng)(beng)作為循環壓力泵(beng)(beng)，提高(gao)腐蝕速率(lv)。金屬鈦對三氯化鐵(tie)是(shi)較穩定的。

  ④. 腐蝕液(ye)氧(yang)化還(huan)原(yuan)電位降(jiang)低(di)后(hou)，可(ke)以(yi)使廢(fei)液(ye)再生(sheng)，能將廢(fei)液(ye)的氧(yang)化還(huan)原(yuan)電位復(fu)升至原(yuan)液(ye)水平，降(jiang)低(di)了成本，避免了環境污染。

一(yi)、三(san)氯化(hua)鐵溶(rong)液腐蝕(shi)機理

 三氯(lv)化鐵腐蝕不銹(xiu)鋼（如1Cr18Ni9)的主要氧化還原反應如下。

 鐵與三氯化鐵反應生成二氯化鐵：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

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

 鎳與三氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)反應(ying)生成二氯(lv)(lv)化(hua)鎳和二氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時的標準(zhun)電(dian)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(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. 波美相對(dui)密(mi)度(du)與三氯化鐵溶(rong)液百分濃度(du)的關系圖

    見圖(tu) 10-1,在操作(zuo)溫度(du)(du)30℃時測得。此圖(tu)可(ke)用作(zuo)濃度(du)(du)－波美(mei)度(du)(du)換算曲線。

 2. 不(bu)同濃度的氧化還原電位

   用PHS-2C型酸度(du)計或(huo)(huo)PZ-26b型數字(zi)電(dian)(dian)壓表，用光滑(hua)鉑電(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)正極(ji)(ji)，飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)(ji)（SCE)為(wei)負(fu)極(ji)(ji)，測量溶(rong)液(ye)的氧化(hua)還原電(dian)(dian)位(wei)，氧化(hua)還原電(dian)(dian)位(wei)值(zhi)均為(wei)相(xiang)對于SCE電(dian)(dian)位(wei)值(zhi)，溫度(du)30℃,用化(hua)學(xue)純或(huo)(huo)工業(ye)級(ji)三氯化(hua)鐵(tie)（FeCl3)配(pei)制溶(rong)液(ye)，其結果見(jian)表10-1。

  由表10-1可(ke)見(jian)：隨著(zhu)溶(rong)液濃(nong)度的(de)增加，氧化(hua)(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)變正(zheng)。對于一定等級(ji)一定濃(nong)度的(de)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)溶(rong)液，其氧化(hua)(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)基本上應為(wei)一定值，如(ru)果電(dian)位(wei)(wei)值偏負，意味著(zhu)部分三氯化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)被還原。工業(ye)級(ji)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)因(yin)純度不高，氧化(hua)(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)較負，42°Bé工業(ye)級(ji)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)一般應比560mV正(zheng)。否則，應加過氧化(hua)(hua)(hua)氫及鹽酸混(hun)合液，將電(dian)位(wei)(wei)調到比560mV正(zheng)。

3. 腐(fu)蝕(shi)(shi)過程中腐(fu)蝕(shi)(shi)液氧化還原電位與腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)的關系(xi)

  腐蝕(shi)過程中三氯化鐵溶液氧(yang)(yang)化還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)隨時間的(de)變化見圖(tu)10-2.由(you)圖(tu)10-2可見，不論溶液濃(nong)度多大、初(chu)始氧(yang)(yang)化還原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)位(wei)值多正，隨著腐蝕(shi)的(de)進(jin)行，電(dian)(dian)(dian)位(wei)都(dou)是下(xia)(xia)降的(de)。腐蝕(shi)開(kai)始的(de)10min內，電(dian)(dian)(dian)位(wei)很快下(xia)(xia)降170mV左右，以后的(de)變化趨勢逐漸(jian)減少。

 4. 腐蝕(shi)速率隨腐蝕(shi)時間的變(bian)化

  不(bu)同(tong)濃度(du)的(de)三氯化(hua)鐵(tie)溶液(ye)中腐(fu)(fu)蝕速(su)(su)(su)率隨腐(fu)(fu)蝕時(shi)間(jian)的(de)變化(hua)見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見，隨著腐(fu)(fu)蝕時(shi)間(jian)的(de)增長，腐(fu)(fu)蝕速(su)(su)(su)率大(da)致(zhi)趨勢是降(jiang)低的(de)。聯系圖(tu)10-2氧化(hua)還原電(dian)(dian)(dian)位(wei)隨腐(fu)(fu)蝕時(shi)間(jian)變得越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)負的(de)規律，很容(rong)易得到同(tong)一(yi)濃度(du)下，氧化(hua)還原電(dian)(dian)(dian)位(wei)越(yue)(yue)正，腐(fu)(fu)蝕速(su)(su)(su)率越(yue)(yue)大(da)的(de)結論。也就是說，濃度(du)相同(tong)，氧化(hua)還原電(dian)(dian)(dian)位(wei)不(bu)同(tong)，腐(fu)(fu)蝕速(su)(su)(su)率也不(bu)同(tong)，電(dian)(dian)(dian)位(wei)值越(yue)(yue)負，腐(fu)(fu)蝕速(su)(su)(su)率越(yue)(yue)慢。

 5. 工業(ye)級和化學純(chun)三氯化鐵溶液的(de)腐蝕速(su)率比較

 用(yong)工業級和化學純三氯化分別配成37°Bé的三氯化鐵溶液的電位以及腐蝕速率見表10-2。

 由表10-2可見，雖然(ran)配制(zhi)的溶液濃度(du)相等，但因三氯化(hua)鐵的有效含量不同，化(hua)學純的氧化(hua)還原電(dian)位值(zhi)比工業級的電(dian)位值(zhi)正，其腐蝕速率較工業級的大(da)。

三、影響腐(fu)蝕速率的(de)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(du)腐(fu)(fu)(fu)蝕液腐(fu)(fu)(fu)蝕304不銹鋼時(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕量隨時(shi)間的變化見(jian)圖(tu)10-4。由圖(tu)10-4可見(jian)，35.2°Bé線(xian)位居各線(xian)之(zhi)上，44.5°Bé線(xian)位居各線(xian)之(zhi)下，26.5°Bé線(xian)僅次于(yu)35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居中。也(ye)就(jiu)是說，腐(fu)(fu)(fu)蝕液濃度(du)太(tai)(tai)高(gao)或太(tai)(tai)低(di)時(shi)，都不能獲得(de)最大腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)率。只有在(zai)適當的濃度(du)區間才可能獲得(de)理想的腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)率。

  為(wei)了找(zhao)到這一濃度區間，采用各種濃度溶液在不同腐(fu)(fu)蝕時間測得的腐(fu)(fu)蝕速率見圖(tu)10-5,由圖(tu)可得出以(yi)下結論。

  ①. 在31~39°Bé的(de)腐蝕(shi)液中(zhong)，腐蝕(shi)速(su)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. 在生產中既要(yao)考(kao)(kao)慮腐蝕速(su)率以提高生產效率，又要(yao)考(kao)(kao)慮腐蝕質量(liang)和廢液(ye)再生的要(yao)求，以保證產品質量(liang)及腐蝕液(ye)多次循環再生，不(bu)至于(yu)使濃度(du)降得太低，腐蝕機(ji)上使用三氯(lv)化鐵濃度(du)為40~42°Bé的溶液(ye)。

2. 腐蝕液的pH的影(ying)響

  ①. 腐(fu)蝕液的pH低(di)，有利于不銹鋼(gang)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(fu)蝕液溫(wen)度的影響

   溫度越高，腐蝕速率(lv)越大。但(dan)考(kao)慮到抗蝕膜的承受能力，一般可用30~40℃的溫度。

4. 腐蝕(shi)方式及液壓(ya)對腐蝕(shi)速率(lv)的影響

  2kg液(ye)壓的(de)噴射腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，將(jiang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時間(jian)(jian)由(you)(you)原來靜態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)60min減少至動態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)6min。由(you)(you)于(yu)(yu)動態(tai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，使腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產物盡(jin)快離(li)開不銹鋼表面，讓盡(jin)量(liang)多的(de)三價鐵與金屬表面動能(neng)撞擊(ji)，提高反應(ying)速率(lv)。由(you)(you)于(yu)(yu)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)工件與腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)液(ye)的(de)滯(zhi)留時間(jian)(jian)只(zhi)有靜態(tai)時間(jian)(jian)的(de)1/10,在抗蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膜(mo)破壞前(qian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)已經(jing)完成，因(yin)而(er)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)質量(liang)提高，成品(pin)率(lv)由(you)(you)40%提高到95%以(yi)上。

 5. 不銹鋼表(biao)面鈍化膜的影響(xiang)

  在(zai)靜態(tai)腐蝕(shi)(shi)中，腐蝕(shi)(shi)液的濃度(du)低(di)于38°Bé,腐蝕(shi)(shi)速率很快時，不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面蒙有一層黑色膠狀金屬沉積(ji)膜(mo)，在(zai)30~38°Bé間，濃度(du)越低(di)，膜(mo)層越厚，腐蝕(shi)(shi)減速嚴重。用等離子光(guang)量(liang)計分析，殘渣中鐵、鉻、硫(liu)、鈣、硅(gui)的相(xiang)對含量(liang)較(jiao)高，可能存在(zai)硫(liu)化鐵、硫(liu)化鉻、硅(gui)酸鈣，都較(jiao)難(nan)溶于三(san)氯化鐵腐蝕(shi)(shi)液中，加酸可以將(jiang)其溶解，在(zai)加壓噴灑(sa)腐蝕(shi)(shi)中可將(jiang)其從(cong)不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面排除。

四、廢(fei)舊腐(fu)蝕液的再生(sheng)

1. 腐蝕(shi)液的老(lao)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。