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(gang)腐蝕加工的合格率。
②. 用波(bo)美相對(dui)密度計(ji)控制和(he)檢(jian)測(ce)濃度方便(bian)。輔用電子毫(hao)伏計(ji)、鉑電極(ji)(ji)和(he)飽和(he)甘汞電極(ji)(ji)測(ce)量(liang)電位，能夠準確地控制腐蝕速率。
③. 可使用鈦(tai)泵(beng)作為循環壓力泵(beng)，提高腐蝕速率。金(jin)屬鈦(tai)對三氯(lv)化鐵是較穩(wen)定的。
④. 腐蝕液氧化(hua)還(huan)原電位(wei)降低后，可以使廢液再生，能將(jiang)廢液的氧化(hua)還(huan)原電位(wei)復升至(zhi)原液水平，降低了成(cheng)本(ben)，避免了環境污染。
一、三氯(lv)化鐵溶液腐蝕機理
三氯(lv)化鐵腐(fu)蝕不(bu)銹鋼（如1Cr18Ni9)的(de)主(zhu)要氧化還(huan)原反應如下。
鐵(tie)與三氯化(hua)鐵(tie)反應(ying)生成二(er)氯化(hua)鐵(tie)： Fe+2FeCl3=3FeCl2
鉻與(yu)三氯(lv)化(hua)鐵反應(ying)生成三氯(lv)化(hua)鉻和二氯(lv)化(hua)鐵： Cr+3FeCl3=CrCl3+3FeCl2
鎳與三氯(lv)化(hua)鐵反應生(sheng)成二氯(lv)化(hua)鎳和二氯(lv)化(hua)鐵：Ni+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2
在(zai)25℃時的標準電(dian)位查(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. 波美相對(dui)密度與三氯化鐵溶液(ye)百分濃(nong)度的關系(xi)圖(tu)
見圖(tu) 10-1,在操作(zuo)溫度(du)30℃時測得。此(ci)圖(tu)可(ke)用作(zuo)濃度(du)－波美度(du)換算曲線。
2. 不同濃度的氧化還原(yuan)電位
用PHS-2C型酸度計或PZ-26b型數字電(dian)(dian)壓表，用光滑鉑電(dian)(dian)極(ji)為(wei)正極(ji)，飽和(he)甘汞電(dian)(dian)極(ji)（SCE)為(wei)負(fu)極(ji)，測量溶(rong)液的氧(yang)化還原電(dian)(dian)位，氧(yang)化還原電(dian)(dian)位值(zhi)均為(wei)相(xiang)對于(yu)SCE電(dian)(dian)位值(zhi)，溫度30℃,用化學純或工(gong)業級三氯化鐵(tie)（FeCl3)配制溶(rong)液，其(qi)結果見表10-1。
由表(biao)10-1可見：隨(sui)著溶液(ye)(ye)濃度(du)的(de)增加(jia)，氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)變正(zheng)(zheng)。對于一定等(deng)級一定濃度(du)的(de)三(san)氯(lv)化(hua)鐵溶液(ye)(ye)，其(qi)氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)基本上應為一定值，如果(guo)電(dian)位(wei)(wei)值偏負(fu)，意味著部分三(san)氯(lv)化(hua)鐵被(bei)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)。工業(ye)級三(san)氯(lv)化(hua)鐵因純度(du)不高(gao)，氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)較負(fu)，42°Bé工業(ye)級三(san)氯(lv)化(hua)鐵的(de)氧(yang)(yang)化(hua)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)電(dian)位(wei)(wei)一般(ban)應比(bi)560mV正(zheng)(zheng)。否則，應加(jia)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫及鹽酸混(hun)合液(ye)(ye)，將電(dian)位(wei)(wei)調到比(bi)560mV正(zheng)(zheng)。
3. 腐蝕過程中腐蝕液氧化(hua)還原電位與腐蝕速率的關系(xi)
腐(fu)蝕過程中三氯化(hua)鐵(tie)溶液(ye)氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)(dian)(dian)位隨時間的變化(hua)見圖(tu)10-2.由圖(tu)10-2可見，不論溶液(ye)濃度多(duo)大(da)、初(chu)始(shi)氧(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)(dian)(dian)(dian)位值多(duo)正，隨著腐(fu)蝕的進行，電(dian)(dian)(dian)(dian)位都是下(xia)降的。腐(fu)蝕開始(shi)的10min內，電(dian)(dian)(dian)(dian)位很快下(xia)降170mV左右，以后的變化(hua)趨勢逐漸(jian)減少。
4. 腐蝕速率隨腐蝕時(shi)間(jian)的變化
不同(tong)濃度的(de)三氯化(hua)鐵溶液中(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)隨腐(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)的(de)變(bian)化(hua)見圖(tu)10-3.由圖(tu)10-3可見，隨著腐(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)的(de)增長，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)大(da)致趨勢是(shi)(shi)降低的(de)。聯系圖(tu)10-2氧(yang)化(hua)還原電(dian)(dian)位隨腐(fu)蝕(shi)(shi)時間(jian)變(bian)得越來越負的(de)規律，很(hen)容(rong)易得到同(tong)一濃度下，氧(yang)化(hua)還原電(dian)(dian)位越正(zheng)，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)越大(da)的(de)結論。也就是(shi)(shi)說，濃度相(xiang)同(tong)，氧(yang)化(hua)還原電(dian)(dian)位不同(tong)，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)也不同(tong)，電(dian)(dian)位值越負，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)越慢(man)。
5. 工業級和(he)化學純三氯(lv)化鐵溶(rong)液的腐蝕速率比(bi)較
用(yong)工業級(ji)和化(hua)學純三氯(lv)化(hua)分別配成(cheng)37°Bé的三氯(lv)化(hua)鐵溶液(ye)的電位以及(ji)腐蝕(shi)速率見表10-2。
由表(biao)10-2可見，雖然配(pei)制的溶液濃度相等，但因三氯化鐵的有效(xiao)含量不同，化學(xue)純的氧化還原電(dian)位(wei)值(zhi)比工業級(ji)的電(dian)位(wei)值(zhi)正，其腐(fu)蝕速率(lv)較工業級(ji)的大(da)。
三(san)、影響腐蝕速率的因素(su)
1. 腐蝕液濃度(du)對腐蝕速率的影響
4 種不同濃(nong)度腐(fu)(fu)蝕(shi)液腐(fu)(fu)蝕(shi)304不(bu)(bu)銹鋼時，腐(fu)(fu)蝕(shi)量隨時間的變化見(jian)圖10-4。由圖10-4可(ke)見(jian)，35.2°Bé線(xian)位(wei)居(ju)各線(xian)之上(shang)，44.5°Bé線(xian)位(wei)居(ju)各線(xian)之下，26.5°Bé線(xian)僅次于35.2°Bé線(xian)，41°Bé線(xian)居(ju)中。也(ye)就是(shi)說(shuo)，腐(fu)(fu)蝕(shi)液濃(nong)度太高或太低時，都不(bu)(bu)能獲得(de)最(zui)大腐(fu)(fu)蝕(shi)速率。只有在適當的濃(nong)度區間才可(ke)能獲得(de)理想的腐(fu)(fu)蝕(shi)速率。
為了(le)找到這一濃度區間(jian)，采用各種濃度溶(rong)液在不同腐蝕時間(jian)測得的腐蝕速率見(jian)圖10-5,由圖可(ke)得出(chu)以(yi)下結論。
①. 在31~39°Bé的腐蝕液中，腐蝕速率較大。
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)(yao)考慮(lv)(lv)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)以提(ti)高生產(chan)效率(lv)，又要(yao)(yao)考慮(lv)(lv)腐蝕(shi)(shi)質量和廢液(ye)(ye)再(zai)生的要(yao)(yao)求(qiu)，以保證產(chan)品(pin)質量及腐蝕(shi)(shi)液(ye)(ye)多次(ci)循環再(zai)生，不至于使濃(nong)度降得(de)太(tai)低，腐蝕(shi)(shi)機(ji)上使用三氯(lv)化鐵(tie)濃(nong)度為40~42°Bé的溶(rong)液(ye)(ye)。
2. 腐蝕液的pH的影響
①. 腐蝕(shi)液的pH低，有利(li)于不(bu)銹(xiu)鋼的腐蝕(shi)。
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(shi)液(ye)溫(wen)度的影響
溫度(du)越(yue)高，腐蝕速率(lv)越(yue)大。但(dan)考慮到抗蝕膜的(de)承受能(neng)力，一(yi)般可用(yong)30~40℃的(de)溫度(du)。
4. 腐蝕(shi)方式及液壓對(dui)腐蝕(shi)速率的影響
2kg液壓的(de)(de)噴(pen)射腐(fu)(fu)蝕(shi)，將腐(fu)(fu)蝕(shi)時(shi)間由(you)原來靜態腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)60min減少至動態腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)6min。由(you)于動態腐(fu)(fu)蝕(shi)，使腐(fu)(fu)蝕(shi)產物盡(jin)快離開(kai)不銹鋼(gang)表面，讓盡(jin)量(liang)多的(de)(de)三(san)價鐵與金屬表面動能撞(zhuang)擊，提高反(fan)應速率(lv)。由(you)于被腐(fu)(fu)蝕(shi)工件與腐(fu)(fu)蝕(shi)液的(de)(de)滯留(liu)時(shi)間只有靜態時(shi)間的(de)(de)1/10,在抗蝕(shi)膜破(po)壞前腐(fu)(fu)蝕(shi)已經完(wan)成(cheng)，因而腐(fu)(fu)蝕(shi)質量(liang)提高，成(cheng)品(pin)率(lv)由(you)40%提高到95%以(yi)上(shang)。
5. 不(bu)銹(xiu)鋼表面鈍化(hua)膜的影(ying)響(xiang)
在(zai)靜態腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)中，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液的濃度(du)低于38°Bé,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)很快時(shi)，不銹鋼表(biao)面蒙有(you)一層黑(hei)色膠狀金屬沉積膜(mo)，在(zai)30~38°Bé間，濃度(du)越(yue)低，膜(mo)層越(yue)厚(hou)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)減速(su)嚴重。用(yong)等離子光量計分析(xi)，殘渣中鐵、鉻(ge)、硫、鈣、硅的相對含量較高(gao)，可(ke)(ke)能存在(zai)硫化鐵、硫化鉻(ge)、硅酸鈣，都較難溶(rong)于三(san)氯(lv)化鐵腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液中，加(jia)酸可(ke)(ke)以將其溶(rong)解，在(zai)加(jia)壓噴灑腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)中可(ke)(ke)將其從不銹鋼表(biao)面排除。
四、廢(fei)舊腐(fu)蝕液的再生
1. 腐蝕液(ye)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。
