DE2555810A1

DE2555810A1 - Loesung zum chemischen polieren von oberflaechen aus kupfer und seinen legierungen

Info

Publication number: DE2555810A1
Application number: DE19752555810
Authority: DE
Inventors: Harry Ericson; Carl Otto Fredriksson
Original assignee: Nordnero AB
Current assignee: Nouryon Pulp and Performance Chemicals AB
Priority date: 1974-12-13
Filing date: 1975-12-11
Publication date: 1976-06-16
Also published as: AU498066B2; US4086176A; AU8747375A; SE7415649L; CA1052674A; JPS5186028A; JPS5821028B2; GB1503710A; SE400581B

Description

DR. BERG DIPL.-ING STAFF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Dr. Berg EMpI.-Ing. Stapf und Partner, 8 München 86, P. O. Box 860245

UnserZeichen 26 621 8 MÜNCHEN 80 11. ϋβΖβηώΘΓ 1975

Oar ref. Mauerkircherstraße 45

Anwaltsakte-Nr.: 26 621

NORDNERO AB
Kungälv / Schweden

"Lösung zum chemischen Polieren von Oberflächen aus Kupfer

und seinen Legierungen"

Die vorliegende Erfindung betrifft Lösungen zum chemischen Polieren von Oberflächen aus Metall, insbesondere von Oberflächen aus Kupfer und seinen Legierungen.

Kupfer und Messing werden gewöhnlich in Mineralsäure-Mischun-609825/Ö983

X/R - 2 -

Telegramme; BERGSTAPFPATENT München Banken; Bayerische Vereinsbank München 453100

TELEX: 0524560 BERG d Hypo-Bank München 3892623

Postscheck München 65343-808

gen poliert, die Salpetersäure in hohen Konzentrationen enthalten, den sogenannten Glanzbrenn-Zubereitungen. Eine derartige Lösung kann die folgende Zusammensetzung aufweisen:

Schwefelsäure, konz . 450 ml

Salpetersäure 250 ml

Chlorwasserstoffsäure 5 ml

Wasser ad 1000 ml

Diese Lösung hat mehrere Nachteile, wie beispielsweise Bildung von nitrosen Gasen mit den damit verbundenen Problemen der Gewerbehygiene;

eine Entfernung von wesentlichen Materialmengen aus der behandelten Metalloberfläche und ein rascher Verbrauch der Lösung;

Spülschwierigkeiten und Schwierigkeiten bei der Behandlung des Spülwassers;

eine starke exotherme Beizreaktion und einer größtenteils erforderlichen Kühlung;

kurze Behandlungszeiten begleitet von Nachbeiz-Effekten, wenn die Gegenstände von der Lösung zu den Spülbädern transportiert werden, was zu einem ungleichmäßigen Beizergebnis führt. Aus diesem Grund ist es sehr schwierig, das Verfahren zu automatisieren;
extreme Korrosivität;
Notwendigkeit einer wirksamen Belüftung.

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— "ζ —

In den Fällen, wo ein Satin-Finish ausreichend ist, wurde eine Bichromat-Schwefelsäure-Lösung angewandt. Die Verwendung einer derartigen Lösung bedeutet, daß keine giftigen Gase erzeugt werden, jedoch besteht eine natürliche Folge darin, daß Probleme hinsichtlich der Beseitigung der Verunreinigungen aus dem Spülwasser entstehen.

In den letzten Jahren wurde auch Wasserstoffperoxid für das Glanzbrennen verwendet, wie dies aus der britischen Patentschrift 1 164 3^7 bekannt ist. Der Nachteil dabei ist eine hohe Konzentration von Wasserstoffperoxid von etwa 15 %» was eine sehr korrosive Lösung mit einem hohen Peroxidverbrauch ergibt, und zu einer kurzen Gebrauchsdauer der Lösung und einer schlechten VerfahrensÖkonomie führt.

Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile vollständig eliminiert. So macht es die Erfindung möglich, eine Lösung zu schaffen, die einen höheren Glanzeffekt bei Kupfer- und Messingoberflächen unter Verwendung von Salzlösungen mit niederer Konzentration mit einem gemäßigten Säuregrad (p„-Wert H) gibt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Lösung saure Oxalate bei einem p_H-Wert von 3_SO bis 5jO, zusammen mit Wasserstoffperoxid und einem oder mehreren Stabilisatoren und

Glanzerzeugern.

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Die erfindungsgemäße Lösung hat erhebliche Vorteile bezüglich der Gewerbehygiene, da sie nichtkorrosiv ist und keine giftigen Gase bildet."

Die Lösung enthält als Basiskomponente außer Wasserstoffperoxid saure Alkalioxalate. Es war bereits bekannt, Oxalsäure in Kombination mit Wasserstoffperoxid zu verwenden, um eine glänzende Oberfläche auf Eisen zu erzeugen. Diese Lösungen haben jedoch keinen Glanzeffekt auf Metalloberflächen bei Kupfer und seinen Legierungen. Außerdem hat sich herausgestellt, daß die Stabilität des Wasserstoffperoxids rasch mit niederen p^-Werten abnimmt.

Die erfindungsgemäße Lösung kann eine Mischung von Kaliumoder Natriumoxalat und Kalium- oder Natriumbinoxalat enthalten. Die Konzentration beträgt etwa 20 bis 30 g/l. Das Verhältnis zwischen Oxalat und Binoxalat ist derart, daß ein Ρττ-Wert von etwa 4 geschaffen wird.

Das Bad wird nomalerweise aus Natriumoxalat und Oxalsäure hergestellt. Die Konzentration an Wasserstoffperoxid variiert normalerweise zwischen 10 g/l und 50 g/l an einem 35 %igen Handelsprodukt. Die normale Betriebstemperatur des Bades beträgt etwa 50° C. Das Wasserstoffperoxid ist bei Temperaturen von bis zu 70° C sehr stabil und es wurde lediglich

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eine geringe Aufspaltung und ein geringer Verbrauch beobachtet.

Als zusätzliche stabilisierende Mittel werden Tenside verwendet, die aus tertiären Pettaminen der allgemeinen Formel

(C₂H₄O) H

bestehen, in welchen der Rest R eine aliphatische Kohlenstoffkette ist, die aus 24 Kohlenstoffatomen besteht. Ein derartiger Zusatz eines Tenside liefert eine verbesserte Stabilität des Wasserstoffperoxids, eine raschere Beizwirkung und ein gleichmäßigeres Resultat.

Die oben erwähnten Tenside sind, wenn sie als zusätzliches Mittel angewandt werden, bevorzugt mit substituierten Triazolen, vorzugsweise Benzotriazolen kombiniert. Die Triazole können allein ohne Kombination mit Pettaminen verwendet werden, da die Triazole selbst eine stabilisierende Wirkung auf das Beizverfahren ausüben.

Es wurde beobachtet, daß der Glanzbrenn-Effekt des Bades durch Zusatz von Natriumligninsulfonat noch mehr verbessert werden kann.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Lösung

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für das chemische Polieren von Oberflächen aus Kupfer und seinen Legierungen, die saure Oxalate bei einem p„.-Wert von 3,0 bis 5jO in Verbindung mit Wasserstoffperoxid und einem oder mehreren Stabilisatoren und Glanzerzeugern enthält.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Oxalsäure 10 g/l

Calciniertes Natriumcarbonat 5 g/l

Wasserstoffperoxid, 35 %±g ............ 20 g/l

Benzotriazol 0,5 g/l

Pjj-Wert eingestellt auf 3,5

Betriebstemperatur 50° C

Beispiel 2

Oxalsäure 6 g/l

Dinatriumoxalat 19 g/l

Wasserstoffperoxid, 35 56ig 50 g/l

Tensid der allgemeinen Formel

R—N[ (C₁Hi₁O) H]₀, in welcher R eine
α η η d

aliphatisehe Kohlenstoffkette mit 18
Kohlenstoffatomen und η = 12 ist .... 0,1 g/l Benzotriazol 0,1 g/l

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Ligninsulfonat 0,5 g/1

eingestellt auf 3₅9

Betriebstemperatur 40 bis 60° C

Beispiel 3

Oxalsäure 40 g/l

Wasserstoffperoxid, 35 /Kig · 50 g/l

Tensid gemäß Beispiel 2 0,05 g/l

Benzotriazol 0,5 g/l

P₁J-Wert eingestellt mit Kaliumhydroxid auf 4,1

Betriebstemperatur 45° C

Beispiel 4

Oxalsäure 4 g/l

Dinatriumoxalat 13 g/l

Wasserstoffperoxid, 35 £ig 75 g/l

Benzotriazol 0,08 g/l

Ligninsulf onat 1,5 g/l

p„-Wert eingestellt auf 3*7

Betriebstemperatur 55 C

Mit der Lösung gemäß Beispiel 2 wurden Versuche zur Fähigkeit der Materialentfernung durchgeführt, deren Ergebnisse in der anliegenden Figur niedergelegt sind.

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Während des Beizens wurden relativ schwerlösliche Metalloxalate erhalten. Diese kristallisieren beim Abkühlen des Bades auf Raumtemperatur aus und können durch Dekantieren oder Filtration abgetrennt werden. Die Kristalle können dann gebrannt werden und man erhält als Endprodukt eine Mischung von Zink- und Kupferoxiden. Auf diese Weise ist das Bad durch Zusatz von Natriumoxalat und/oder Oxalsäure kontinuierlich regenerierbar, so daß der Pt₁-Wert konstant gehalten wird.

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Claims

2S55810 Patentansprüche

1. Lösung zum chemischen Polieren von Oberflächen aus Kupfer und seinen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie saure Oxalate bei einem p_H-Wert von 3jO bis 5»0 in Verbindung mit Wasserstoffperoxid und einem oder mehreren Stabilisatoren und Glanzerzeugern enthält.

2. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie 5 bis 125 g/l in Wasser lösliches saures Natrium- und/oder Kaliumoxalat bei einem p„-Wert von 3,3 bis 4,7 enthält.

3· Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie 2 bis 75 g/l 100 %±ges Wasserstoffperoxid enthält.

4. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie 0,01 bis 3,0 g/l eines aliphatischen Fettamins der allgemeinen Formel

enthält.

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5. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie 0,01 bis 3,0 g/l Benzotriazol enthält .

6. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie 0,1 bis 5,0 g/l Natriumligninsulfonat enthält.

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