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¿Qué es la fragilización por hidrógeno?

La fragilización por hidrógeno es un término de ingeniería que se refiere a un compromiso en la resistencia a la tracción de un metal o aleación moldeada debido a una infiltración de hidrógeno gaseoso o atómica. En resumen, las moléculas de hidrógeno que ocupan el metal reaccionan de una manera que hace que el material quebradizo y propenso a agrietarse. Obviamente, la fragilización por hidrógeno presenta problemas significativos en términos de ser capaz de confiar en la integridad estructural de los puentes, rascacielos, aviones, barcos, etc. De hecho, este fenómeno natural conduce a una condición conocida como insuficiencia fractura catastrófica y es la causa directa de la muchos desastres mecánicos que han tenido lugar en la tierra, así como en el aire y el mar.

El proceso comienza con la exposición al hidrógeno, que puede ocurrir al mismo tiempo un metal se somete a ciertos procesos de fabricación, tales como galvanoplastia. Chapado éxito se basa en la preparación del metal con un baño de ácido antes de que pueda aceptar capas de cromo. La electricidad utilizada durante el "decapado" y el proceso de chapado inicia una reacción llamada hidrólisis en el que las moléculas de agua se descomponen en iones de hidrógeno cargados positivamente y negativamente cargadas aniones hidróxido.

El hidrógeno es también un subproducto de reacciones corrosivas, tales como la oxidación. Descomposición de hidrógeno también puede ser provocada por las mismas medidas adoptadas para evitar que, si se aplica de manera incorrecta. Por ejemplo, la fragilización por hidrógeno a veces se puede atribuir a la protección catódica, que está destinada a aumentar la resistencia a la corrosión del metal revestido mediante la modificación de los componentes de hidrógeno vulnerables del material. Esto se logra mediante la introducción de una corriente opuesta para causar el "sacrificio" de los ánodos metálicos que poseen un potencial de corrosión más bajo que el propio metal. En efecto, el material se vuelve polarizada.

Una vez que el hidrógeno está presente, sin embargo, los átomos individuales comienzan a dispersarse por todo el metal y se acumulan en pequeños espacios en su microestructura, donde luego se reagrupan para formar moléculas de hidrógeno. El hidrógeno absorbido, ahora atrapado, comienza a buscar una vía de escape. Lo hace mediante la creación de la presión interna, que permite que el hidrógeno a surgir en ampollas que eventualmente grieta superficial del metal. Para contrarrestar este proceso, el metal debe ser al horno en una hora o menos después de galvanoplastia para permitir que el hidrógeno atrapado para escapar de las capas de chapado sin crear grietas o puntos de tensión.

Mientras que el hidrógeno puede invadir mayoría de los metales, ciertos metales y aleaciones se sabe que son más susceptibles a la fragilización por hidrógeno, a saber, de acero magnético, titanio y níquel. En contraste, el cobre, el aluminio, y acero inoxidable son menos afectados. Sin embargo, el acero y el cobre que contiene oxígeno puede llegar a ser vulnerables a la fragilización si se somete a exposición hidrógeno a alta temperatura o presión. Respectivamente, estos materiales se ven afectados por el ataque por hidrógeno o fragilización vapor generado por las reacciones entre las moléculas hidratadas y óxidos de carbono o de cobre.

  • El hidrógeno puede reaccionar con metales para hacer el material quebradizo.