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. 用波美相對密(mi)度(du)(du)計控制和檢測(ce)濃(nong)度(du)(du)方(fang)便。輔用電(dian)子(zi)毫伏計、鉑電(dian)極(ji)和飽和甘汞(gong)電(dian)極(ji)測(ce)量電(dian)位，能夠準確地控制腐蝕(shi)速率。
③. 可(ke)使用鈦(tai)泵作(zuo)為循環壓力泵，提(ti)高腐蝕速率。金屬鈦(tai)對(dui)三氯化(hua)鐵是較穩(wen)定的(de)。
④. 腐蝕液氧(yang)(yang)化(hua)還原(yuan)電位降(jiang)(jiang)低后，可以使廢液再生，能(neng)將廢液的氧(yang)(yang)化(hua)還原(yuan)電位復(fu)升至原(yuan)液水平，降(jiang)(jiang)低了(le)成本，避免了(le)環境污染。
一(yi)、三氯化鐵溶(rong)液腐蝕機(ji)理
三氯化(hua)鐵腐蝕(shi)不銹(xiu)鋼（如1Cr18Ni9)的主要氧(yang)化(hua)還(huan)原(yuan)反應如下(xia)。
鐵(tie)與三(san)氯(lv)化鐵(tie)反應生(sheng)成二氯(lv)化鐵(tie)： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻與三氯(lv)化(hua)鐵(tie)反應生成(cheng)三氯(lv)化(hua)鉻和(he)二氯(lv)化(hua)鐵(tie)： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳(nie)與三氯化鐵(tie)反(fan)應生成二(er)氯化鎳(nie)和二(er)氯化鐵(tie)：Ni+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2
在25℃時的(de)標準電位查得：
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
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(xiang)對密(mi)度(du)與三氯化鐵(tie)溶液(ye)百分濃度(du)的關系圖
見圖 10-1,在操作(zuo)溫度(du)30℃時測得。此圖可(ke)用作(zuo)濃度(du)－波美(mei)度(du)換算曲線。
2. 不同濃度的氧化(hua)還原電(dian)位
用PHS-2C型酸度計或(huo)PZ-26b型數(shu)字電壓表(biao)，用光滑鉑電極為正極，飽和(he)甘(gan)汞電極（SCE)為負極，測量溶液的氧化(hua)(hua)還原電位(wei)(wei)，氧化(hua)(hua)還原電位(wei)(wei)值(zhi)均(jun)為相對(dui)于SCE電位(wei)(wei)值(zhi)，溫度30℃,用化(hua)(hua)學純或(huo)工業(ye)級(ji)三(san)氯化(hua)(hua)鐵(tie)（FeCl3)配制(zhi)溶液，其結果見表(biao)10-1。
由(you)表10-1可見：隨著溶液(ye)濃度(du)的增(zeng)加，氧化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電位(wei)變正。對于(yu)一定(ding)等級(ji)(ji)(ji)一定(ding)濃度(du)的三(san)(san)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)溶液(ye)，其氧化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電位(wei)基本上應(ying)為一定(ding)值，如(ru)果電位(wei)值偏負，意味(wei)著部分三(san)(san)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)被還(huan)(huan)原(yuan)。工業(ye)級(ji)(ji)(ji)三(san)(san)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)因(yin)純(chun)度(du)不高，氧化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電位(wei)較(jiao)負，42°Bé工業(ye)級(ji)(ji)(ji)三(san)(san)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)的氧化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)電位(wei)一般應(ying)比(bi)(bi)560mV正。否則，應(ying)加過氧化(hua)(hua)氫及(ji)鹽酸(suan)混合(he)液(ye)，將電位(wei)調到比(bi)(bi)560mV正。
3. 腐(fu)(fu)蝕過(guo)程中腐(fu)(fu)蝕液氧化還原電位與腐(fu)(fu)蝕速率的(de)關系
腐蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中三氯化鐵(tie)溶液氧(yang)化還(huan)原電位(wei)(wei)隨時間的變化見圖10-2.由圖10-2可見，不論(lun)溶液濃(nong)度多大、初始(shi)氧(yang)化還(huan)原電位(wei)(wei)值多正，隨著腐蝕(shi)(shi)的進行，電位(wei)(wei)都是下降的。腐蝕(shi)(shi)開始(shi)的10min內，電位(wei)(wei)很快下降170mV左右，以后的變化趨勢逐漸減(jian)少(shao)。
4. 腐(fu)蝕速率(lv)隨腐(fu)蝕時間的變化
不同(tong)濃(nong)(nong)度(du)的(de)三氯化(hua)鐵(tie)溶液中腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率隨腐(fu)蝕(shi)時(shi)(shi)間的(de)變化(hua)見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見，隨著腐(fu)蝕(shi)時(shi)(shi)間的(de)增長，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率大致趨勢是(shi)降低的(de)。聯系圖(tu)10-2氧化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)位(wei)隨腐(fu)蝕(shi)時(shi)(shi)間變得(de)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)負(fu)的(de)規律，很容易得(de)到同(tong)一濃(nong)(nong)度(du)下，氧化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)位(wei)越(yue)(yue)正(zheng)，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率越(yue)(yue)大的(de)結(jie)論。也就是(shi)說，濃(nong)(nong)度(du)相同(tong)，氧化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)位(wei)不同(tong)，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率也不同(tong)，電(dian)(dian)位(wei)值越(yue)(yue)負(fu)，腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率越(yue)(yue)慢。
5. 工業級和化學(xue)純三氯化鐵(tie)溶液的腐蝕(shi)速率比較
用工業級和化學純三氯(lv)化分別配成37°Bé的(de)三氯(lv)化鐵溶液的(de)電位(wei)以及腐蝕速率見表(biao)10-2。
由表10-2可見，雖然(ran)配制的(de)溶液濃度相等，但因三氯化(hua)鐵的(de)有效含量不同，化(hua)學純的(de)氧化(hua)還原電位(wei)值比工(gong)業級(ji)(ji)的(de)電位(wei)值正，其(qi)腐(fu)蝕速率較(jiao)工(gong)業級(ji)(ji)的(de)大。
三(san)、影響腐蝕速率的因素
1. 腐蝕液濃度對腐蝕速率(lv)的影響
4 種不同濃(nong)度腐(fu)(fu)蝕液腐(fu)(fu)蝕304不銹鋼時，腐(fu)(fu)蝕量隨(sui)時間的變(bian)化見圖(tu)10-4。由圖(tu)10-4可見，35.2°Bé線(xian)(xian)(xian)位居各線(xian)(xian)(xian)之上，44.5°Bé線(xian)(xian)(xian)位居各線(xian)(xian)(xian)之下，26.5°Bé線(xian)(xian)(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)(xian)(xian)，41°Bé線(xian)(xian)(xian)居中。也(ye)就(jiu)是(shi)說，腐(fu)(fu)蝕液濃(nong)度太高或太低(di)時，都不能(neng)獲(huo)得最大腐(fu)(fu)蝕速率。只有在適(shi)當的濃(nong)度區間才可能(neng)獲(huo)得理想的腐(fu)(fu)蝕速率。
為了找(zhao)到(dao)這一濃(nong)度區間(jian)，采(cai)用各種濃(nong)度溶(rong)液在不同腐(fu)蝕(shi)時(shi)間(jian)測(ce)得的腐(fu)蝕(shi)速率見圖(tu)10-5,由圖(tu)可(ke)得出以(yi)下結論。
①. 在31~39°Bé的腐(fu)蝕液中，腐(fu)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. 在生產(chan)中既要(yao)考慮(lv)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)以提高生產(chan)效率(lv)，又要(yao)考慮(lv)腐(fu)蝕(shi)質量(liang)和(he)廢液(ye)再生的要(yao)求，以保(bao)證產(chan)品質量(liang)及(ji)腐(fu)蝕(shi)液(ye)多(duo)次(ci)循環再生，不至于使(shi)濃度降得(de)太低，腐(fu)蝕(shi)機上(shang)使(shi)用三氯化鐵濃度為40~42°Bé的溶液(ye)。
2. 腐蝕液的(de)pH的(de)影響
①. 腐蝕液的(de)pH低，有利于不銹鋼的(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(ye)溫度的影響(xiang)
溫度越高，腐(fu)蝕速(su)率越大。但考慮到抗(kang)蝕膜的承受能力(li)，一般可用30~40℃的溫度。
4. 腐(fu)蝕(shi)方式及液壓對腐(fu)蝕(shi)速率的影(ying)響
2kg液(ye)壓(ya)的噴射腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，將腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)間由(you)原來(lai)靜態腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的60min減少至動(dong)態腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的6min。由(you)于動(dong)態腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，使腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)盡(jin)(jin)快離開不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面，讓(rang)盡(jin)(jin)量多的三價鐵(tie)與金屬表(biao)面動(dong)能撞(zhuang)擊，提(ti)高反應速率。由(you)于被腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)工件與腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)液(ye)的滯留時(shi)間只有靜態時(shi)間的1/10,在抗(kang)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膜破壞前腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)已經完成(cheng)，因而腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)質量提(ti)高，成(cheng)品率由(you)40%提(ti)高到(dao)95%以上。
5. 不銹鋼表面(mian)鈍化膜的影響
在(zai)靜態(tai)腐(fu)蝕中，腐(fu)蝕液(ye)(ye)的濃(nong)(nong)度(du)低于38°Bé,腐(fu)蝕速率很快時，不(bu)銹鋼表面蒙有一層(ceng)黑色(se)膠狀(zhuang)金屬(shu)沉積膜(mo)，在(zai)30~38°Bé間，濃(nong)(nong)度(du)越低，膜(mo)層(ceng)越厚，腐(fu)蝕減速嚴(yan)重。用等離子光(guang)量計分析，殘渣(zha)中鐵、鉻(ge)、硫、鈣、硅(gui)(gui)的相對含(han)量較高，可能存在(zai)硫化鐵、硫化鉻(ge)、硅(gui)(gui)酸鈣，都較難溶(rong)于三氯化鐵腐(fu)蝕液(ye)(ye)中，加酸可以將其(qi)溶(rong)解，在(zai)加壓噴灑腐(fu)蝕中可將其(qi)從不(bu)銹鋼表面排除。
四、廢舊腐(fu)蝕(shi)液的(de)再生
1. 腐(fu)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。
