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(bo)美相對(dui)密度(du)(du)計(ji)控(kong)制和(he)檢測濃度(du)(du)方便。輔(fu)用電(dian)(dian)(dian)子毫(hao)伏計(ji)、鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極和(he)飽和(he)甘汞(gong)電(dian)(dian)(dian)極測量電(dian)(dian)(dian)位(wei)，能夠準確地控(kong)制腐蝕速率。

  ③. 可使用鈦(tai)泵作為循環壓(ya)力泵，提(ti)高(gao)腐蝕速(su)率。金屬(shu)鈦(tai)對(dui)三氯化鐵是較穩定的。

  ④. 腐(fu)蝕(shi)液(ye)(ye)氧(yang)化(hua)還原電位(wei)降(jiang)低(di)后，可(ke)以使(shi)廢液(ye)(ye)再(zai)生，能(neng)將(jiang)廢液(ye)(ye)的(de)氧(yang)化(hua)還原電位(wei)復(fu)升(sheng)至原液(ye)(ye)水平(ping)，降(jiang)低(di)了成本，避(bi)免了環境污染。

一、三氯化(hua)鐵溶液腐蝕機理(li)

 三氯化(hua)鐵(tie)腐蝕不銹鋼（如(ru)1Cr18Ni9)的主要氧化(hua)還原反應如(ru)下。

 鐵(tie)與三氯化(hua)鐵(tie)反應(ying)生成(cheng)二(er)氯化(hua)鐵(tie)：  Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

 鉻與三(san)氯(lv)化鐵(tie)反(fan)應生(sheng)成(cheng)三(san)氯(lv)化鉻和二氯(lv)化鐵(tie)： Cr+3FeCl₃=CrCl₃+3FeCl₂  

 鎳與(yu)三氯(lv)化鐵(tie)反應生成二(er)氯(lv)化鎳和二(er)氯(lv)化鐵(tie)：Ni+2FeCl₃=NiCl₂+2FeCl₂  

 在25℃時(shi)的(de)標(biao)準電(dian)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(gong)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)密度與(yu)三氯(lv)化鐵溶液(ye)百分濃度的(de)關(guan)系圖

    見圖 10-1,在操作溫度(du)30℃時(shi)測得(de)。此圖可用作濃度(du)－波美(mei)度(du)換算曲線。

 2. 不(bu)同(tong)濃度的氧化(hua)還原(yuan)電位

   用PHS-2C型酸度(du)計(ji)或PZ-26b型數(shu)字電(dian)(dian)壓表，用光滑鉑電(dian)(dian)極(ji)為(wei)正極(ji)，飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)（SCE)為(wei)負極(ji)，測(ce)量溶液(ye)的氧(yang)化還原(yuan)電(dian)(dian)位(wei)，氧(yang)化還原(yuan)電(dian)(dian)位(wei)值均為(wei)相對于(yu)SCE電(dian)(dian)位(wei)值，溫度(du)30℃,用化學純或工業級(ji)三氯化鐵（FeCl3)配制溶液(ye)，其結果見表10-1。

  由表(biao)10-1可見：隨著溶(rong)液(ye)濃度(du)的增加，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)變正。對于一(yi)定等級一(yi)定濃度(du)的三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)溶(rong)液(ye)，其氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)基本(ben)上應為一(yi)定值，如果電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)值偏(pian)負(fu)，意味著部分三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)被(bei)還原(yuan)。工業級三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)因純度(du)不高(gao)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)較負(fu)，42°Bé工業級三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)一(yi)般(ban)應比(bi)560mV正。否則，應加過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫及鹽(yan)酸混合液(ye)，將電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)調到比(bi)560mV正。

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

  腐(fu)(fu)蝕(shi)過程中三氯化(hua)(hua)鐵溶液(ye)(ye)氧化(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)隨時(shi)間的(de)(de)變化(hua)(hua)見圖10-2.由圖10-2可見，不論(lun)溶液(ye)(ye)濃度多大、初始氧化(hua)(hua)還原電(dian)位(wei)(wei)值多正(zheng)，隨著腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)進行，電(dian)位(wei)(wei)都是下降的(de)(de)。腐(fu)(fu)蝕(shi)開始的(de)(de)10min內(nei)，電(dian)位(wei)(wei)很快下降170mV左右(you)，以(yi)后(hou)的(de)(de)變化(hua)(hua)趨勢逐漸減少(shao)。

 4. 腐(fu)蝕速率隨腐(fu)蝕時間的變化

  不(bu)同濃(nong)度(du)(du)的(de)三(san)氯(lv)化鐵溶液中腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)(su)率隨腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)間的(de)變化見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見，隨著腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)間的(de)增長，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)(su)率大致趨(qu)勢是降低的(de)。聯(lian)系(xi)圖(tu)10-2氧(yang)化還(huan)原(yuan)電(dian)(dian)位隨腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)間變得越(yue)來越(yue)負的(de)規律，很容易得到同一濃(nong)度(du)(du)下，氧(yang)化還(huan)原(yuan)電(dian)(dian)位越(yue)正，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)(su)率越(yue)大的(de)結論(lun)。也就(jiu)是說，濃(nong)度(du)(du)相同，氧(yang)化還(huan)原(yuan)電(dian)(dian)位不(bu)同，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)(su)率也不(bu)同，電(dian)(dian)位值越(yue)負，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)(su)率越(yue)慢。

 5. 工業級和化學(xue)純三氯化鐵(tie)溶液的腐蝕速率比(bi)較

 用工業級和化(hua)學純三(san)氯化(hua)分(fen)別(bie)配(pei)成37°Bé的三(san)氯化(hua)鐵溶液的電位(wei)以及腐蝕速率見表10-2。

 由(you)表10-2可見，雖(sui)然配制的(de)溶液濃度(du)相等，但因三氯化(hua)鐵的(de)有效含量不同，化(hua)學純的(de)氧化(hua)還(huan)原(yuan)電位值(zhi)(zhi)比工(gong)業(ye)級(ji)的(de)電位值(zhi)(zhi)正，其腐蝕速率較工(gong)業(ye)級(ji)的(de)大。

三、影響腐蝕速率的因素

 1. 腐(fu)蝕液濃度(du)對腐(fu)蝕速率的影(ying)響(xiang)

  4 種不同濃(nong)度(du)腐(fu)蝕(shi)液腐(fu)蝕(shi)304不銹(xiu)鋼(gang)時，腐(fu)蝕(shi)量(liang)隨(sui)時間的變化(hua)見圖10-4。由圖10-4可(ke)見，35.2°Bé線(xian)(xian)位居(ju)各線(xian)(xian)之上，44.5°Bé線(xian)(xian)位居(ju)各線(xian)(xian)之下，26.5°Bé線(xian)(xian)僅次于(yu)35.2°Bé線(xian)(xian)，41°Bé線(xian)(xian)居(ju)中。也就(jiu)是說，腐(fu)蝕(shi)液濃(nong)度(du)太高或太低(di)時，都不能(neng)獲得最大腐(fu)蝕(shi)速率(lv)。只(zhi)有在(zai)適當的濃(nong)度(du)區(qu)間才可(ke)能(neng)獲得理想的腐(fu)蝕(shi)速率(lv)。

  為了(le)找到這一濃度區間，采用(yong)各種濃度溶液(ye)在(zai)不同腐(fu)蝕(shi)時間測得(de)的腐(fu)蝕(shi)速(su)率見圖(tu)10-5,由圖(tu)可得(de)出以下結論。

  ①. 在31~39°Bé的腐蝕(shi)液中，腐蝕(shi)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)(sheng)產(chan)中既要考慮(lv)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率以(yi)提高生(sheng)(sheng)產(chan)效率，又(you)要考慮(lv)腐(fu)蝕(shi)(shi)質量(liang)(liang)和廢(fei)液再生(sheng)(sheng)的要求，以(yi)保(bao)證產(chan)品(pin)質量(liang)(liang)及腐(fu)蝕(shi)(shi)液多(duo)次(ci)循環再生(sheng)(sheng)，不至于(yu)使(shi)濃度降(jiang)得太(tai)低，腐(fu)蝕(shi)(shi)機(ji)上使(shi)用三氯(lv)化鐵濃度為(wei)40~42°Bé的溶液。

2. 腐蝕液的(de)pH的(de)影響

  ①. 腐蝕液(ye)的(de)(de)pH低，有利于(yu)不銹鋼的(de)(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(ye)溫度的(de)影(ying)響

   溫(wen)度(du)越(yue)高，腐蝕速率越(yue)大(da)。但考(kao)慮到抗(kang)蝕膜(mo)的(de)承受能力，一般可用30~40℃的(de)溫(wen)度(du)。

4. 腐蝕(shi)方式及液壓對腐蝕(shi)速(su)率的影響

  2kg液壓的(de)(de)(de)噴(pen)射腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，將(jiang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)間(jian)由(you)原(yuan)來靜(jing)態腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)60min減少(shao)至動態腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)6min。由(you)于動態腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，使腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物盡快離(li)開不(bu)銹鋼表面，讓(rang)盡量多的(de)(de)(de)三價鐵與金(jin)屬表面動能撞擊，提(ti)(ti)高反應速率(lv)。由(you)于被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)工件(jian)與腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液的(de)(de)(de)滯留時(shi)間(jian)只有靜(jing)態時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)1/10,在抗蝕(shi)(shi)(shi)膜(mo)破壞(huai)前腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)已經(jing)完成(cheng)，因而腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)質(zhi)量提(ti)(ti)高，成(cheng)品率(lv)由(you)40%提(ti)(ti)高到95%以上。

 5. 不銹鋼表面(mian)鈍化膜的影響

  在靜(jing)態腐蝕(shi)中，腐蝕(shi)液的濃度低(di)于38°Bé,腐蝕(shi)速率很快時，不銹(xiu)鋼表面蒙有一層黑色膠狀(zhuang)金屬沉積膜，在30~38°Bé間，濃度越低(di)，膜層越厚，腐蝕(shi)減速嚴重。用等(deng)離子光量(liang)計分析，殘(can)渣中鐵(tie)、鉻、硫(liu)、鈣、硅的相對含量(liang)較高，可(ke)能存(cun)在硫(liu)化鐵(tie)、硫(liu)化鉻、硅酸鈣，都較難溶于三(san)氯化鐵(tie)腐蝕(shi)液中，加酸可(ke)以(yi)將(jiang)其溶解，在加壓噴灑腐蝕(shi)中可(ke)將(jiang)其從不銹(xiu)鋼表面排除。

四、廢舊腐蝕液的再生

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。