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(mei)相(xiang)對密度(du)計控(kong)制(zhi)和(he)檢測(ce)濃度(du)方便。輔用電子(zi)毫伏(fu)計、鉑電極和(he)飽(bao)和(he)甘汞電極測(ce)量(liang)電位，能(neng)夠準確(que)地控(kong)制(zhi)腐蝕速(su)率。
③. 可(ke)使用鈦(tai)泵作為(wei)循環壓(ya)力(li)泵，提高(gao)腐蝕(shi)速率。金屬鈦(tai)對三氯(lv)化鐵(tie)是(shi)較穩定的(de)。
④. 腐(fu)蝕液(ye)氧化(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)位降(jiang)低后(hou)，可以(yi)使廢(fei)液(ye)再生，能將廢(fei)液(ye)的氧化(hua)還原(yuan)(yuan)電(dian)位復升至原(yuan)(yuan)液(ye)水(shui)平，降(jiang)低了成本，避免了環境污(wu)染。
一、三氯化(hua)鐵(tie)溶液腐(fu)蝕機理
三(san)氯化鐵腐蝕不銹鋼(gang)（如1Cr18Ni9)的主要(yao)氧化還原(yuan)反應如下(xia)。
鐵(tie)與三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)反應生(sheng)成二氯(lv)化(hua)鐵(tie)： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻與(yu)三(san)氯(lv)化鐵反(fan)應(ying)生成三(san)氯(lv)化鉻和二氯(lv)化鐵： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳(nie)與三氯(lv)化(hua)鐵反應(ying)生(sheng)成二(er)(er)氯(lv)化(hua)鎳(nie)和二(er)(er)氯(lv)化(hua)鐵：Ni+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2
在(zai)25℃時(shi)的標準電(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(er)、工藝參數(shu)
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. 波美相對密(mi)度(du)與三(san)氯化鐵(tie)溶液百分濃度(du)的關系圖(tu)
見圖 10-1,在操作(zuo)溫度(du)30℃時(shi)測(ce)得。此圖可用作(zuo)濃度(du)－波美度(du)換算(suan)曲線。
2. 不同濃度的氧化還原電位
用(yong)PHS-2C型(xing)(xing)酸度(du)計或PZ-26b型(xing)(xing)數字電(dian)壓表(biao)，用(yong)光滑鉑電(dian)極為(wei)(wei)正(zheng)極，飽和(he)甘汞電(dian)極（SCE)為(wei)(wei)負極，測量(liang)溶液的氧化(hua)還(huan)原電(dian)位，氧化(hua)還(huan)原電(dian)位值(zhi)均為(wei)(wei)相對(dui)于SCE電(dian)位值(zhi)，溫度(du)30℃,用(yong)化(hua)學(xue)純或工業級三氯(lv)化(hua)鐵（FeCl3)配制溶液，其結(jie)果見(jian)表(biao)10-1。
由表(biao)10-1可見(jian)：隨著(zhu)溶液濃度的增加(jia)(jia)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原電位(wei)變正。對(dui)于一定等級一定濃度的三(san)氯化(hua)(hua)(hua)鐵溶液，其(qi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原電位(wei)基本上應為一定值，如果電位(wei)值偏負，意味(wei)著(zhu)部分(fen)三(san)氯化(hua)(hua)(hua)鐵被還(huan)(huan)原。工業級三(san)氯化(hua)(hua)(hua)鐵因純度不高，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原電位(wei)較(jiao)負，42°Bé工業級三(san)氯化(hua)(hua)(hua)鐵的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原電位(wei)一般應比560mV正。否則，應加(jia)(jia)過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)及鹽酸混合液，將電位(wei)調(diao)到(dao)比560mV正。
3. 腐蝕(shi)(shi)過程中腐蝕(shi)(shi)液氧化還原電位與腐蝕(shi)(shi)速率的(de)關系
腐(fu)蝕(shi)過程中三氯化(hua)鐵溶液氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電位(wei)隨(sui)時間的變(bian)化(hua)見(jian)圖(tu)10-2.由(you)圖(tu)10-2可見(jian)，不論溶液濃度多大(da)、初始氧(yang)化(hua)還(huan)(huan)原電位(wei)值多正，隨(sui)著腐(fu)蝕(shi)的進行(xing)，電位(wei)都是下(xia)降的。腐(fu)蝕(shi)開始的10min內，電位(wei)很(hen)快下(xia)降170mV左右，以后的變(bian)化(hua)趨勢逐漸減少。
4. 腐(fu)蝕速率隨腐(fu)蝕時間的(de)變化
不(bu)同(tong)濃(nong)度的(de)(de)(de)三氯化(hua)(hua)鐵溶液中腐蝕(shi)速率隨(sui)(sui)腐蝕(shi)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見，隨(sui)(sui)著腐蝕(shi)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)增長，腐蝕(shi)速率大致趨(qu)勢是(shi)降(jiang)低的(de)(de)(de)。聯系圖(tu)10-2氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位隨(sui)(sui)腐蝕(shi)時(shi)(shi)間(jian)變得(de)越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)負的(de)(de)(de)規律，很容易得(de)到同(tong)一濃(nong)度下，氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位越(yue)(yue)(yue)正，腐蝕(shi)速率越(yue)(yue)(yue)大的(de)(de)(de)結論。也就是(shi)說，濃(nong)度相(xiang)同(tong)，氧(yang)化(hua)(hua)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)電(dian)位不(bu)同(tong)，腐蝕(shi)速率也不(bu)同(tong)，電(dian)位值越(yue)(yue)(yue)負，腐蝕(shi)速率越(yue)(yue)(yue)慢。
5. 工業級(ji)和化學純(chun)三氯(lv)化鐵(tie)溶液的(de)腐蝕速率比較
用工業級(ji)和(he)化(hua)學(xue)純三氯化(hua)分別配成(cheng)37°Bé的(de)三氯化(hua)鐵溶液的(de)電位以(yi)及腐蝕速率見表(biao)10-2。
由(you)表10-2可(ke)見，雖(sui)然配(pei)制的(de)溶(rong)液濃度相等(deng)，但因三氯(lv)化鐵的(de)有效含量不同，化學純的(de)氧(yang)化還原(yuan)電(dian)位值比(bi)工(gong)業級的(de)電(dian)位值正，其腐蝕速率較工(gong)業級的(de)大。
三、影響腐蝕速率的因(yin)素(su)
1. 腐蝕液濃度(du)對腐蝕速(su)率(lv)的影響
4 種(zhong)不同濃(nong)(nong)度腐蝕液腐蝕304不(bu)銹鋼時，腐蝕量隨時間(jian)(jian)的(de)變化見圖10-4。由圖10-4可(ke)見，35.2°Bé線(xian)位(wei)(wei)居各線(xian)之(zhi)(zhi)上，44.5°Bé線(xian)位(wei)(wei)居各線(xian)之(zhi)(zhi)下(xia)，26.5°Bé線(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居中。也就是說，腐蝕液濃(nong)(nong)度太(tai)高或太(tai)低時，都不(bu)能獲得(de)最大腐蝕速率(lv)。只有(you)在(zai)適當的(de)濃(nong)(nong)度區間(jian)(jian)才可(ke)能獲得(de)理想的(de)腐蝕速率(lv)。
為了(le)找到這一(yi)濃(nong)度區間，采用各種濃(nong)度溶(rong)液在不同腐蝕時間測得(de)的腐蝕速率見圖10-5,由圖可(ke)得(de)出以下結論。
①. 在(zai)31~39°Bé的(de)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. 在生產中既要(yao)(yao)考慮腐(fu)蝕速率以提高(gao)生產效率，又(you)要(yao)(yao)考慮腐(fu)蝕質量和(he)廢液再生的要(yao)(yao)求，以保證產品質量及腐(fu)蝕液多次(ci)循環(huan)再生，不至于使(shi)濃(nong)度降得太低，腐(fu)蝕機上使(shi)用三氯化鐵濃(nong)度為40~42°Bé的溶液。
2. 腐蝕液的pH的影響(xiang)
①. 腐(fu)(fu)蝕液的pH低，有利于不銹鋼(gang)的腐(fu)(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. 腐蝕液溫度的影響
溫度越(yue)高(gao)，腐蝕速率越(yue)大。但考慮到抗蝕膜(mo)的承受能力，一(yi)般可用30~40℃的溫度。
4. 腐(fu)蝕方式(shi)及液壓對腐(fu)蝕速率的影響
2kg液(ye)壓(ya)的(de)噴(pen)射(she)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，將腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)時間由原來靜態(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)60min減少至動態(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)6min。由于動態(tai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，使腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物盡(jin)快離開不銹鋼(gang)表面，讓盡(jin)量多(duo)的(de)三價鐵與金(jin)屬表面動能撞擊，提高反應速率。由于被(bei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)工件與腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液(ye)的(de)滯留時間只有靜態(tai)時間的(de)1/10,在抗蝕(shi)膜破壞前腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)已經完成(cheng)(cheng)，因(yin)而腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)質量提高，成(cheng)(cheng)品率由40%提高到(dao)95%以(yi)上(shang)。
5. 不銹(xiu)鋼表面鈍化膜的影響
在(zai)靜態腐蝕(shi)中(zhong)(zhong)，腐蝕(shi)液的濃(nong)度(du)(du)低(di)于38°Bé,腐蝕(shi)速率很(hen)快時(shi)，不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面蒙有一層黑(hei)色(se)膠狀金(jin)屬沉(chen)積膜，在(zai)30~38°Bé間，濃(nong)度(du)(du)越(yue)(yue)低(di)，膜層越(yue)(yue)厚，腐蝕(shi)減速嚴重。用等離子光(guang)量計分析，殘渣中(zhong)(zhong)鐵、鉻(ge)、硫(liu)、鈣、硅的相對含量較高(gao)，可(ke)能存在(zai)硫(liu)化鐵、硫(liu)化鉻(ge)、硅酸鈣，都較難溶于三氯化鐵腐蝕(shi)液中(zhong)(zhong)，加酸可(ke)以將其溶解，在(zai)加壓噴(pen)灑(sa)腐蝕(shi)中(zhong)(zhong)可(ke)將其從不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面排除(chu)。
四、廢舊腐蝕液的再生(sheng)
1. 腐蝕液的老(lao)化(hua)
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。
