Estabilizador para baños de pulido ácidos que contienen metal.

Uso de una mezcla de urea y uno o múltiples ácidos alquilen-difosfónicos hidroxisustituidos,

o sus sales, para estabilizar una solución de pulido ácida que contiene metal y peróxido.

Estabilizador para baños de pulido ácidos que contienen metal La presente invención se refiere al uso de una mezcla para estabilizar una solución de pulido ácida que contiene metal y peróxido. La invención comprende también soluciones que contienen peróxido que son adecuadas para la estabilización de baños de pulido ácidos que contienen metal y peróxido, y que tienen al menos una mezcla de urea y uno o múltiples ácidos alcano-difosfónicos. Adicionalmente, la presente invención se refiere a tales soluciones de pulido ácidas y que contienen peróxido que contienen, como estabilizador, una mezcla como la citada anteriormente. Por último, la invención está dirigida a un procedimiento de pulido químico de superficies metálicas utilizando una solución ácida que contiene peróxido.

El pulido químico de superficies metálicas es un procedimiento para alisar y desbarbar superficies metálicas. Para ello, las superficies metálicas que se deben pulir son tratadas con soluciones oxidantes, a menudo por inmersión en baños de estas soluciones oxidantes. Estas soluciones oxidantes están formadas muy frecuentemente por mezclas acuosas de peróxidos, en especial peróxido de hidrógeno, con ácidos minerales o sus sales tales como, por ejemplo, bifluoruro de amonio (hidrógenodifluoruro de amonio, NH4HF2) , así como diversos aditivos tales como, por ejemplo, estabilizadores, abrillantadores, inhibidores, tensioactivos y/o reguladores de la viscosidad.

Con frecuencia, se agregan estabilizadores a las soluciones que contienen peróxido, dado que peróxidos tales como el peróxido de hidrógeno tienden a experimentar una degradación catalítica en presencia de metales y/o iones metálicos. Por lo tanto, la adición de estabilizadores capaces de contrarrestar la degradación de los peróxidos es importante especialmente en soluciones que entran en contacto con metales y/o sus iones tales como, por ejemplo, baños de pulido en los que por oxidación se desbarban y alisan superficies metálicas.

Un estabilizador conocido de los peróxidos es la urea que, según el estado de la técnica, se agrega a las soluciones acuosas que contienen peróxido tanto sola como formando compuestos con otros estabilizadores tales como, por ejemplo, iones de amonio.

La patente de EE.UU. 3.122.417 describe el uso de ácidos alquiliden-difosfónicos y otros productos de reacción del ácido fosforoso como estabilizadores de peróxidos y sus soluciones ácidas o básicas.

Sin embargo, todos los estabilizadores usados hasta la fecha tienen en común que son eficaces sólo hasta una determinada concentración máxima de iones metálicos. Si se alcanza o supera este límite superior, las soluciones acuosas que contienen peróxido pierden estabilidad, se produce una creciente degradación del peróxido, y se desprende oxígeno. En general, tan pronto como se alcanza esta concentración crítica de iones metálicos en la solución acuosa que contiene peróxido, éstas dejan de ser utilizables y se deben desechar. Esto genera a menudo costos considerables tanto por la eliminación de las soluciones antiguas como por la fabricación de nuevas soluciones frescas.

Los límites superiores críticos del contenido de iones metálicos dependen del tipo de iones metálicos, de la composición de las soluciones que contienen peróxido y de los estabilizadores usados. Por ejemplo, en el caso del cobre, estos límites se encuentran en el intervalo de 10 a 30 g/L y, en el caso del hierro, de 20 a 40 g/L.

La patente de EE.UU. 4.070.442 describe una estabilización sinérgica de soluciones de peróxido de hidrógeno que contienen un derivado orgánico de ácido fosfónico y un compuesto hidroxi orgánico. Esta mezcla de estabilización es apropiada especialmente en la hidrometalurgia y para la separación y purificación de minerales.

Por el documento DE 4232612 A1 se conocen soluciones limpiadoras acuosas y ácidas que contienen al menos un ácido fosfónico, al menos un agente oxidante y al menos un ácido carboxílico de cadena corta. Como posible agente oxidante se menciona urea-peróxido de hidrógeno. La presente invención utiliza habitualmente urea como tal y no en forma de aducto 1:1 con peróxido de hidrógeno. Sin embargo, en este documento no se aborda la estabilización de soluciones que contienen peróxido. Se hace referencia más a la separación de magnetita. El uso de ácidos fosfónicos sirve esencialmente para la disolución de los depósitos de magnetita muy adherentes. Las soluciones limpiadoras descritas en dicho documento se utilizan, habitualmente, a temperaturas en un intervalo de 80 a 100º C. En los procedimientos en los que se trabaja con peróxidos, se evitan estas temperaturas porque los peróxidos se degradan, por lo general, de forma autocatalítica a partir de aproximadamente 60º C.

La patente de EE.UU. 4.059.678 da a conocer soluciones acuosas ácidas de peróxido de hidrógeno que pueden tener impurezas de hierro en una concentración de 30 hasta 30.000 ppm. La estabilización de estas soluciones se logra agregando derivados de ácido amino-metilfosfónico. Estos compuestos sirven para precipitar el hierro en soluciones de peróxido fuertemente ácidas.

Por la Solicitud de Patente Abierta a Inspección Pública DE-1519484 se conocen estabilizadores para soluciones de compuestos de peróxido que, además de determinados ácidos amino-trifosfónicos, pueden contener también percompuestos de urea. Las soluciones tienen normalmente un valor de pH de aproximadamente 7, 5 hasta aproximadamente 12, 5. Se menciona expresamente que las soluciones con un valor de pH menor que 7, 5 no son

adecuadas como soluciones blanqueadoras de peróxido porque a valores de pH más bajos, la velocidad de blanqueo se reduce en tal grado que ya no es posible realizar una operación rentable.

El documento CN 1720313 A describe una pasta o suspensión que debe ser adecuada para el pulido mecánico de metales. Esta pasta puede contener, además de un peróxido de urea, entre otros también ácido 1-hidroxietano-1, 1difosfónico como agente quelante. No se menciona una posible estabilización de las pastas o suspensiones.

Otro inconveniente frecuente de los estabilizadores según el estado de la técnica es que estos estabilizadores tampoco inhiben por completo la degradación de los peróxidos a concentraciones de iones metálicos por debajo del nivel crítico, sino que simplemente la retardan. Por este motivo, tanto durante el empleo de las soluciones que contienen peróxidos como durante su almacenamiento, por ejemplo cuando se producen pausas prolongadas de funcionamiento, se debe comprobar regularmente la concentración de peróxido presente en la solución y, a menudo, es necesario agregar peróxido para compensar las pérdidas causadas por la degradación catalítica. Las variaciones de concentración de peróxido en las soluciones, debidas a la degradación catalítica, puede afectar negativamente a la calidad de los procesos. Para evitarlo, se requiere una supervisión analítica constante y económicamente costosa.

Muchos procesos en los que se deben utilizar soluciones acuosas que contienen peróxido tales como, por ejemplo, procedimientos químicos de pulido, son de tipo exotérmico. La consecuencia de esto es que las soluciones se calientan durante el proceso y es preciso enfriarlas para mantener la temperatura de trabajo deseada. Asimismo, el calentamiento puede tener como resultado que se alcance o se supere la temperatura crítica de los peróxidos, a la que se produce también una degradación autocatalítica exotérmica de los peróxidos. En las soluciones acuosas de peróxido de hidrógeno esta temperatura crítica es de aproximadamente 65º C. Al superar esta temperatura, la adición posterior de estabilizadores tampoco puede detener eficazmente la degradación autocatalítica. Con esta degradación de los peróxidos, los estabilizadores pierden, además, su eficacia de manera irreversible, por lo que las soluciones/baños de pulido se deben eliminar, desechar y es necesario volver a prepararlas.

Compendio de la invención Objeto de la invención es, esencialmente, el uso de una mezcla de urea y uno o múltiples ácidos alquilendifosfónicos hidroxisustituidos, o sus sales para la estabilización de una solución de pulido ácida que contiene metal y peróxido. Habitualmente, una solución de pulido de este tipo tiene un valor de pH de 0 a 3.

Es sabido que los iones metálicos que se forman en el transcurso de la realización de un procedimiento de pulido pueden acelerar la degradación de los peróxidos. Por esta causa, en el caso de la presente invención fue sorprendente que se pudiera seguir usando el baño de pulido, especialmente en superficies tanto de hierro como de cobre, en presencia... [Seguir leyendo]

1. Uso de una mezcla de urea y uno o múltiples ácidos alquilen-difosfónicos hidroxisustituidos, o sus sales, para estabilizar una solución de pulido ácida que contiene metal y peróxido.

2. Uso según la reivindicación 1, en el que la proporción en peso de urea a ácido alquilen-difosfónico se encuentra 5 en el intervalo de 100:1 a 20:1.

3. Uso según las reivindicaciones 1 o 2, en donde el ácido alquilen-difosfónico comprende el ácido 1-hidroxietano1, 1-difosfónico.

4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la solución de pulido ácida que contiene metal y peróxido tiene un valor de pH de 0 a 3.

5. Solución de pulido ácida que contiene peróxido, que comprende como estabilizador una mezcla de urea y uno o múltiples ácidos alquilen-difosfónicos hidroxisustituidos, o sus sales.

6. Solución de pulido según la reivindicación 5, caracterizada por que el estabilizador está presente en la solución en una concentración de 0, 1 a 3, 0% en peso.

7. Solución de pulido según las reivindicaciones 5 o 6, caracterizada por que la proporción en peso de urea a ácidos15 alquilen-difosfónicos se encuentra en el intervalo de 100:1 a 20:1.

8. Solución de pulido según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada por que la solución contiene uno o múltiples ácidos adicionales.

9. Solución de pulido según la reivindicación 8, caracterizada por que la solución contiene ácido fluorhídrico.

10. Solución de pulido según la reivindicación 8, caracterizada por que la solución contiene ácido sulfúrico.

11. Procedimiento para el pulido químico de superficies metálicas con una solución ácida que contiene peróxido a un valor de pH de 0 a 3, caracterizado por que se usa una solución que contiene peróxido junto con una mezcla de urea y uno o múltiples ácidos alquilen-difosfónicos hidroxisustituidos, o sus sales.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que se pulen químicamente superficies metálicas que contienen hierro.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que la solución acuosa que contiene peróxido contiene ácido fluorhídrico.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que se pulen químicamente superficies metálicas que contienen cobre.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que la solución acuosa que contiene peróxido 30 contiene ácido sulfúrico.