ES2302873T3 - Metodo de pretratamiento sin cromato para aleaciones de metal. - Google Patents

Metodo de pretratamiento sin cromato para aleaciones de metal. Download PDF

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Abstract

Método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de magnesio que comprende: (a) una primera etapa de desengrasado: se trata principalmente una aleación con un agente desengrasante para eliminar la suciedad aceitosa superficial de la superficie de dicha aleación; (b) una segunda etapa de aclarado con agua: se aclara con agua dicha superficie de aleación acabada en la etapa (a) para limpiarla; (c) una tercera etapa de pretratamiento con ácido: se aplica una disolución mixta de ácido orgánico-inorgánico sobre la superficie de dicha aleación de magnesio para dejar que la superficie de dicha aleación de magnesio presente su color original o gris o negro y convertir su superficie en activada para potenciar la formación de una película; el uso de dicha disolución mixta de dicho ácido orgánico-inorgánico para el pretratamiento con ácido sobre una superficie de aleación puede activar un metal y eliminar el óxido de su superficie y formar un grupo hidroxilo sobre la misma de modo que se potencia el posterior tratamiento de película; (d) una cuarta etapa de tratamiento de película: se recubre dicha superficie de aleación con líquido de recubrimiento, llevando a cabo dicho líquido de recubrimiento una reacción sobre dicha superficie de aleación, uniéndose dicho líquido de recubrimiento con dicha superficie de aleación y formando una película sobre dicha superficie de aleación, usando dicho líquido de recubrimiento sec-butóxido de aluminio o un compuesto compuesto libremente de más de uno de los siguientes productos químicos: viniltrimetoxisilano, tetraetoxisilano, metiltrimetoxisilano, gamma-metacriloxipropil-trimetoxisilano, gamma-cloropropil-trimetoxisilano, di-metildietoxisilano, feniltrietoxisilano, deciltrimetoxisilano, isobutiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrimetoxisilano, terc-butildimetilclorosilano, viniltriclorosilano, gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano, difenildiclorosilano, hexametildisilano, viniltrisilano, propóxido de zirconio, silicato de etilo, 1,1,2,2-tetrahidrooctil-1-trietoxisilano, propóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), butóxido de titanio(IV), sec-butóxido de titanio(IV) o terc-butóxido de titanio(IV).

Description

Método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de metal.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
Esta invención se refiere a un método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de magnesio, particularmente a uno en el que se lleva a cabo el tratamiento de película tras desengrasar y limpiar una superficie de aleación. El procedimiento de tratamiento de película es para recubrir la superficie de aleación con líquido de recubrimiento que se unirá con la superficie de aleación para formar una película sobre la misma, que no produce agua residual industrial con ión metálico pesado, que reduce la contaminación medioambiental al mínimo, de fácil manejo y que puede elevar la eficacia de producción y reducir el coste de producción.
2. Descripción de la técnica anterior
Por el momento, los productos electrónicos de comunicación, tales como ordenadores portátiles, teléfonos móviles, radares y similares, tienen una tendencia a llegar a ser comparativamente ligeros, delgados y pequeños. Una aleación que sea delgada y ligera y tenga una gran resistencia (peso unitario), una alta fuerza de resistencia a la vibración, una buena conductividad y una función de aislamiento de IEM, cumple en la mayoría de los casos los requisitos de los productos mencionados anteriormente, incluyendo la aleación de magnesio, aleación de aluminio, aleación de titanio, aleación de zinc o aleación de cobre.
En un procedimiento convencional para tratar una superficie de aleación, la conversión con ácido o el anodinado en líquido ácido debe llevarse a cabo con el fin de producir una capa oxidada rugosa y porosa sobre la superficie de aleación para facilitar el pegado o lacado. El procedimiento de tratamiento de la superficie de aleación, tal como se muestra en la figura 1, es para desengrasar y limpiar en primer lugar una superficie de aleación y luego lavarla con agua mediante dos fases para garantizar su limpieza y luego se decapa para eliminar el agente disociativo y luego se aclara con agua de nuevo de modo que se elimine el líquido de decapado de la superficie de aleación para llevar a cabo la posterior formación de película. Posteriormente, se trata la superficie de la aleación con recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización o recubrimiento por laminación con agente formador de películas, que reaccionará con la superficie de aleación para evitar la corrosión y un lacado posterior con una adhesión física excelente. Aunque se ha empleado este método convencional durante muchos años y ha demostrado ser eficaz, aún así es demasiado complicado y el ácido usado para tratar una superficie de aleación incluye en la mayoría de los casos ión cromo (cromo con valencia seis), ión fósforo, ión vanadio, ión manganeso de metal pesado, que contamina gravemente el medio ambiente, gasta mucha agua y aumenta el coste de producción.
El documento EP 0 358 338 A2 da a conocer un método de pretratamiento para metales tales como el titanio, cobre, zinc, aluminio y sus aleaciones. Este método incluye las etapas de desengrasado y aclarado con agua. Después se trata la superficie mediante una disolución de pretratamiento que es una composición acuosa que comprende un sol de óxido hidratado inorgánico con el fin de formar un recubrimiento protector. Esta composición acuosa puede contener un promotor de la adhesión, por ejemplo uno o más agentes de acoplamiento de silano.
El documento JP 57023057 A da a conocer un método de tratamiento de la superficie de magnesio o aleaciones de magnesio mediante una composición de recubrimiento que contiene un agente de acoplamiento de silano tal como viniltriclorosilano.
El documento JP 02034790 A da a conocer un método para tratar láminas de acero aplicando una disolución que contiene uno o más de (1) un alcóxido de Al, Zr, Ti, (2) monometilalcóxido de los metales, y (3) una o más de sales de acetilacetonato y una cantidad de agente de acoplamiento de silano.
Sumario de la invención
Un objetivo de la invención es ofrecer un método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de metal, que no produce agua residual con metales pesados que contamina el medio ambiente y que puede reducir el coste de producción.
Otro objetivo de la invención es ofrecer un método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de metal, que puede dejar que una superficie de aleación tratada tenga una alta adhesión, alta conductividad y funciones de antioxidación, anticorrosión, antihuellas, antipolvo y repelencia al agua.
La característica principal de la invención es un procedimiento de tratamiento que incluye desengrasado, aclarado con agua, pretratamiento con ácido y tratamiento de película tal como se especifica en la reivindicación 1. El tratamiento de película es para recubrir una superficie de aleación con líquido de recubrimiento para llevar a cabo de manera continua una reacción de recubrimiento sobre la superficie de aleación hasta que el líquido de recubrimiento se une con la superficie de aleación y forma una película sobre la misma. El líquido de recubrimiento de película aplica sec-butóxido de aluminio o una combinación compuesta libremente de más de uno de los siguientes productos químicos: viniltrimetoxisilano, tetraetoxisilano, metiltrimetoxisilano, \gamma-metacriloxipropil-trimetoxisilano, \gamma-cloropropil-trimetoxisilano, dimetildietoxisilano, feniltrietoxisilano, deciltrimetoxisilano, isobutiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrimetoxisilano, terc-butildimetilclorosilano, viniltriclorosilano, \gamma-mercaptopropil-trimetoxisilano, difenildiclorosilano, hexametildisilano, viniltrisilano, propóxido de zirconio, silicato de etilo, 1,1,2,2-tetrahidrooctil-1-trietoxisilano, propóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), butóxido de titanio(IV), sec-butóxido de titanio(IV) o terc-butóxido de titanio(IV).
La invención es un método de pretratamiento sin cromato especialmente para aleación de magnesio. La etapa de tratamiento es para desengrasar y aclarar con agua en primer lugar la superficie de aleación de magnesio y luego se lleva a cabo el tratamiento con ácido antes de llevar a cabo el recubrimiento de película. La superficie de aleación se trata con una disolución mixta de ácido orgánico e inorgánico para dejar que la superficie de aleación presente el color original del metal o gris o negro y llegue a estar activada para formar una capa delgada después. En realidad, el tratamiento sobre la superficie metálica con una disolución mixta de ácido orgánico e inorgánico puede eliminar la capa de oxidación de la superficie metálica y formar un grupo hidroxilo sobre la misma para facilitar el posterior tratamiento de película.
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Breve descripción de los dibujos
Esta invención se entenderá mejor haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de un procedimiento de flujo de un método convencional para tratar la superficie de una aleación de magnesio;
la figura 2 es un diagrama de bloques de un procedimiento de flujo de un método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de metal; y,
la figura 3 es un diagrama de bloques de un procedimiento de flujo de un método de pretratamiento sin cromato para la aleación de magnesio en la presente invención.
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Descripción detallada de la realización preferida
Un método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de metal, incluyendo la aleación de aluminio, aleación de titanio, aleación de zinc o aleación de cobre tal como se muestra en la figura 2, es para desengrasar y limpiar en primer lugar la superficie de aleación y luego llevar a cabo el recubrimiento por pulverización, recubrimiento por inmersión o recubrimiento por laminación y luego secarlo en estufa durante de cinco a treinta minutos a una temperatura de 150ºC\sim200ºC para obtener una película con un espesor de aproximadamente 0,5\sim1 \mum. Las etapas de tratamiento de la superficie de aleación son tal como sigue.
1.
Desengrasado: Se trata una aleación primaria con un agente desengrasante para eliminar la suciedad aceitosa superficial de la superficie de aleación.
2.
Aclarado con agua: Se aclara la superficie de aleación desengrasada para mantenerla limpia.
3.
Tratamiento de película delgada: Se trata la superficie de aleación con recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización o recubrimiento por laminación con líquido de recubrimiento que se unirá con la superficie de aleación y formará una película sobre la superficie de aleación. El líquido de recubrimiento emplea sec-butóxido de aluminio o un compuesto compuesto libremente de más de uno de los siguientes productos químicos: viniltrimetoxisilano, tetraetoxisilano, metiltrimetoxisilano, \gamma-metacriloxipropil-trimetoxisilano, \gamma-cloropropil-trimetoxisilano, dimetildietoxisilano, feniltrietoxisilano, deciltrimetoxisilano, isobutiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrimetoxisilano, terc-butildimetilclorosilano, viniltriclorosilano, \gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano, difenildiclorosilano, hexametildisilano, viniltrisilano, propóxido de zirconio, silicato de etilo, 1,1,2,2-tetrahidrooctil-1-trietoxisilano, propóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), butóxido de titanio(IV), sec-butóxido de titanio(IV) o terc-butóxido de titanio(IV).
4.
Pintado: Se aplican laca o adhesivos a la superficie de la película formada sobre la superficie de aleación, pero si esta etapa es necesaria o no depende de la calidad de formación de la película y el requisito del producto.
Una realización preferida de un método de pretratamiento sin cromato para la aleación de magnesio en la presente invención, tal como se muestra en la figura 3, incluye las siguientes etapas:
1.
Desengrasado: Se desengrasa la aleación de magnesio primaria con un agente desengrasante para eliminar la suciedad aceitosa superficial de su superficie.
2.
Aclarado con agua: Se aclara la aleación de magnesio desengrasada para mantener su superficie limpia.
3.
Tratamiento con ácido: Se trata la superficie de aleación con una disolución mixta de ácido orgánico e inorgánico para dejar que la superficie de aleación presente el color original del metal o gris o negro y llegue a estar activada para potenciar la formación de una película delgada después. La disolución mixta de ácido orgánico-inorgánico puede ser un ácido inorgánico o un ácido orgánico individual, o una disolución mixta de ambos. El ácido orgánico en la disolución puede seleccionarse de más de uno de los siguientes: ácido, ácido alcohólico, diácido y ácido fosfónico, mientras que el ácido inorgánico puede seleccionarse de más de uno de los siguientes: ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido bórico o ácido nítrico. La fórmula general del ácido orgánico es R-(COOH):
cuando R es alquilo, el ácido orgánico es ácido alcanoico;
cuando R es alquenilo, el ácido orgánico es ácido alquenoico;
cuando R es arilo, el ácido orgánico es ácido aromático;
cuando R es haluro de alquilo, el ácido orgánico es ácido haloalcanoico;
cuando R es hidrógeno, el ácido orgánico es ácido fórmico; y,
cuando R es alquinilo, el ácido orgánico es ácido alquinoico.
La fórmula general del ácido alcohólico orgánico es (HO)-R-(COOH):
cuando R es alquilo, el ácido orgánico es ácido hidroxialcanoico;
cuando R es alquenilo, el ácido orgánico es ácido hidroxialquenoico;
cuando R es arilo, el ácido orgánico es ácido arilalcohólico; y,
cuando R es alquinilo, el ácido orgánico es ácido hidroxialquinoico.
La fórmula general del diácido orgánico es (HOOC)-R-(COOH):
cuando R es alquilo, el ácido orgánico es diácido alquílico;
cuando R es alquenilo, el ácido orgánico es diácido alquenoico;
cuando R es arilo, el ácido orgánico es diácido arílico; y,
cuando R es alquinilo, el ácido orgánico es diácido alquinoico.
La fórmula general del ácido orgánico fosfórico es (R_{1}O), (R_{2}O)-(POOH):
cuando R es alquilo, el ácido orgánico es ácido dialquilfosfórico;
cuando R es alquenilo, el ácido orgánico es ácido dialquenofosfórico;
cuando R es haluro de alquilo, el orgánico es ácido halodialquilfosfórico;
cuando R es hidrógeno, el orgánico es ácido fosfórico; y,
cuando R es alquinilo, el orgánico es ácido dialquinofosfórico.
4.
Aclarado con agua: Se eliminan todos los residuos de ácido de la superficie de aleación mediante aclarado con agua.
5.
Eliminación de óxido sobre la superficie de aleación: Tras el tratamiento con ácido, se coloca la aleación en una disolución de acidez o alcalinidad para eliminar el óxido de la superficie de aleación. Entretanto en este procedimiento, la superficie de aleación produce hidroxilo.
6.
Se limpia la disolución ácida o alcalina dejada sobre la superficie de aleación mediante agua.
7.
Tratamiento de película delgada: Se trata la superficie de aleación formada con grupos hidroxilo mediante recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización o recubrimiento por laminación con líquido de recubrimiento que se unirá con el grupo hidroxilo sobre la superficie de aleación y formará una película sobre la misma. El líquido de recubrimiento emplea sec-butóxido de aluminio o un compuesto compuesto libremente de más de uno de los componentes enumerados en la primera realización preferida de la invención.
8.
Curado: Se cura la aleación formada con una película sobre la superficie durante de cinco a treinta minutos a una temperatura de aproximadamente 150ºC\sim200ºC para acabar el recubrimiento de película delgada sobre la superficie de aleación.
Además, los modos del tratamiento de película en las etapas de la realización preferida mencionada anteriormente pueden tener los siguientes procedimientos.
(A).
Recubrimiento por inmersión con líquido de recubrimiento: El componente del líquido de recubrimiento forma una película extremadamente delgada sobre una superficie de aleación y luego se centrifuga la aleación mediante una máquina centrífuga. Luego, se cura la aleación formada con una película sobre la superficie durante de aproximadamente cinco a treinta minutos a una temperatura de aproximadamente 150ºC\sim200ºC para obtener una película con un espesor de aproximadamente 0,5\sim1 \mum, aplicando así como recubrimiento de acabado una película sobre la superficie de aleación.
(B).
Calentamiento de la aleación con líquido de recubrimiento: El líquido de recubrimiento reacciona en primer lugar con la superficie de aleación que está sumergida en el líquido, y también los componentes nanoparticulados en el líquido de recubrimiento penetrarán en la superficie de aleación para formar una película extremadamente delgada sobre la misma y luego se cura. El espesor de la película delgada es de aproximadamente 0,5\sim1 \mum.
Posteriormente, la superficie de aleación formada con una película delgada y tratada mediante los procedimientos mencionados anteriormente se somete a prueba mediante pulverización con sal durante veinticuatro horas. El resultado es inferior al 5% de área de corrosión de la superficie de aleación lo que significa que la aleación tratada tiene un buen rendimiento en calidad.
Además, la aleación tratada mediante los procedimientos mencionados anteriormente pasa la adhesión sometida a prueba según la norma ASTM D3359-97 mediante un recubrimiento superior sobre la superficie de aleación tratada. Además, la aleación tratada mediante los procedimientos mencionados anteriormente se somete a prueba para determinar la conductividad por medio de un miliohmetro HP (HP4338) y el resultado es inferior a 0,3 m\Omega, lo que significa que la superficie de aleación tiene una buena conductividad.
Tal como puede observarse a partir de la descripción anterior, el método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de magnesio en la invención tiene las siguientes ventajas.
1.
Fomento de la anticorrosión: En el procedimiento de formación de película delgada, un enlace químico ocupa el lugar del engranaje físico, que puede formar una adhesión fuerte y una capa extremadamente delgada con rendimiento de anticorrosión.
2.
Aumento de la adhesión en el recubrimiento o pegado: Mediante la prueba de adhesión, se demuestra que la pintura sobre la superficie de aleación tratada mediante el procedimiento de esta invención tiene un buen rendimiento. Además, hay una variedad de líquidos de recubrimiento, de modo que los componentes químicos para recubrir sobre una superficie de aleación pueden seleccionarse libremente y ajustarse para el uso, que puede adquirir diferentes capacidades de adhesión, antioxidación, anticorrosión, antihuellas, antipolvo, conductividad y repelencia al agua.
3.
Tiene una buena conductividad: La conductividad de la aleación tratada, sometida a prueba mediante un miliohmetro HP (HP4338), es inferior a 0,3 m\Omega, lo que indica que la aleación tratada mediante el procedimiento de esta invención tiene una excelente conductibilidad.
4.
La superficie de aleación tratada mediante el método de esta invención puede reducir la adherencia de las huellas dactilares y el polvo.
5.
No se usa ningún procedimiento de aclarado con agua tras formarse la película delgada sobre la superficie de aleación y no se emplea ningún ión metálico pesado en los agentes para tratar la superficie de aleación, no produce residuo ni contamina el agua.
6.
La película se forma sobre la superficie de aleación por medio de recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización o recubrimiento por laminación, de simple y fácil manejo, reduciendo enormemente el coste en equipamiento y puede producir productos con un alto rendimiento.
Aunque se han descrito anteriormente las realizaciones preferidas de la invención, se reconocerá y entenderá que pueden realizarse diversas modificaciones a las mismas y las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir todas las modificaciones de este tipo que pueden caer dentro del alcance de dichas reivindicaciones.

Claims (3)

1. Método de pretratamiento sin cromato para aleaciones de magnesio que comprende:
(a)
una primera etapa de desengrasado: se trata principalmente una aleación con un agente desengrasante para eliminar la suciedad aceitosa superficial de la superficie de dicha aleación;
(b)
una segunda etapa de aclarado con agua: se aclara con agua dicha superficie de aleación acabada en la etapa (a) para limpiarla;
(c)
una tercera etapa de pretratamiento con ácido: se aplica una disolución mixta de ácido orgánico-inorgánico sobre la superficie de dicha aleación de magnesio para dejar que la superficie de dicha aleación de magnesio presente su color original o gris o negro y convertir su superficie en activada para potenciar la formación de una película; el uso de dicha disolución mixta de dicho ácido orgánico-inorgánico para el pretratamiento con ácido sobre una superficie de aleación puede activar un metal y eliminar el óxido de su superficie y formar un grupo hidroxilo sobre la misma de modo que se potencia el posterior tratamiento de película;
(d)
una cuarta etapa de tratamiento de película: se recubre dicha superficie de aleación con líquido de recubrimiento, llevando a cabo dicho líquido de recubrimiento una reacción sobre dicha superficie de aleación, uniéndose dicho líquido de recubrimiento con dicha superficie de aleación y formando una película sobre dicha superficie de aleación, usando dicho líquido de recubrimiento sec-butóxido de aluminio o un compuesto compuesto libremente de más de uno de los siguientes productos químicos: viniltrimetoxisilano, tetraetoxisilano, metiltrimetoxisilano, \gamma-metacriloxipropil-trimetoxisilano, \gamma-cloropropil-trimetoxisilano, dimetildietoxisilano, feniltrietoxisilano, deciltrimetoxisilano, isobutiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrimetoxisilano, terc-butildimetilclorosilano, viniltriclorosilano, \gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano, difenildiclorosilano, hexametildisilano, viniltrisilano, propóxido de zirconio, silicato de etilo, 1,1,2,2-tetrahidrooctil-1-trietoxisilano, propóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), butóxido de titanio(IV), sec-butóxido de titanio(IV) o terc-butóxido de titanio(IV).
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque tras el tratamiento de película dicha película formada sobre dicha superficie de aleación puede lacarse o pegarse sobre la misma con adhesivos, y la manera de aplicar dicho líquido de recubrimiento sobre dicha superficie de aleación es recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización o recubrimiento por laminación.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se lleva a cabo el tratamiento de activación después de que dicha superficie de aleación acabe el tratamiento con ácido; dicho tratamiento de activación es para sumergir dicha aleación en una disolución ácida o alcalina para dejar que dicha superficie de aleación produzca un grupo hidroxilo, y dicha disolución mixta de dicho ácido orgánico-inorgánico usada para el tratamiento con ácido es un ácido inorgánico o ácido orgánico individual, o una disolución mixta de ambos; dicho ácido orgánico puede seleccionarse de más de uno de los siguientes, ácido, ácido alcohólico, diácido y ácido fosfónico, mientras que dicho ácido inorgánico puede seleccionarse de más de uno de los siguientes, ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido bórico o ácido nítrico; y,
siendo la fórmula general de dicho ácido orgánico R-(COOH):
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquilo, ácido alcanoico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquenilo, ácido alquenoico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es arilo, ácido aromático;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es haluro de alquilo, ácido haloalcanoico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es hidrógeno, ácido fórmico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquinilo, ácido alquinoico; y,
siendo la fórmula general del ácido alcohólico orgánico (HO)-R-(COOH):
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquilo, ácido hidroxialcanoico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquenilo, ácido hidroxialquenoico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es arilo, ácido arilalcohólico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquinilo, ácido hidroxialquinoico; y
siendo la fórmula general del diácido orgánico (HOOC)-R-(COOH):
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquilo, diácido alquílico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquenilo, diácido alquenoico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es arilo, diácido arílico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquinilo, diácido alquinoico; y,
siendo la fórmula general del ácido fosfórico orgánico (R_{1}O), (R_{2}O)-(POOH):
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquilo, ácido dialquilfosfórico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquenilo, ácido dialquenofosfórico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es haluro de alquilo, ácido halodialquilfosfórico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es hidrógeno, ácido fosfórico;
siendo dicho ácido orgánico, cuando R es alquinilo, ácido dialquinofosfórico.
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