Qu'est-ce que la fragilisation par l'hydrogène?
La fragilisation par l'hydrogène est un terme technique qui désigne un compromis dans la résistance à la traction d'un métal ou d'un alliage moulé en raison d'une infiltration d'hydrogène sous forme gazeuse ou atomique. En bref, les molécules d'hydrogène occupant le métal réagissent de manière à rendre le matériau fragile et susceptible de se fissurer. De toute évidence, la fragilisation par l’hydrogène pose des problèmes importants en termes de capacité à compter sur l’intégrité structurelle des ponts, des gratte-ciel, des avions, des navires, etc. de nombreuses catastrophes mécaniques qui se sont produites sur terre, dans les airs et sur mer.
Le processus commence par l'exposition à l'hydrogène, qui peut survenir lorsqu'un métal subit certains procédés de fabrication, tels que la galvanoplastie. Le succès du placage repose sur la préparation du métal avec un bain d'acide avant qu'il puisse accepter des couches de chrome. L'électricité utilisée pendant le processus de «décapage» et de placage initie une réaction appelée hydrolyse dans laquelle les molécules d'eau sont décomposées en ions hydrogène chargés positivement et en anions hydroxyde chargés négativement.
L'hydrogène est également un sous-produit des réactions corrosives, telles que la rouille. La décomposition de l’hydrogène peut également être déclenchée par les mesures mêmes prises pour l’empêcher, si elle est mal appliquée. Par exemple, la fragilisation par l’hydrogène peut parfois être attribuée à la protection cathodique, destinée à augmenter la résistance à la corrosion du métal revêtu en modifiant les composants du matériau vulnérables à l’hydrogène. Ceci est accompli en introduisant un courant opposé pour provoquer le «sacrifice» des anodes métalliques qui possèdent un potentiel de corrosion inférieur au métal lui-même. En effet, le matériau devient polarisé.
Une fois que l'hydrogène est présent, cependant, des atomes individuels commencent à se disperser dans tout le métal et s'accumulent dans de minuscules espaces de sa microstructure, où ils se regroupent pour former des molécules d'hydrogène. L'hydrogène absorbé, maintenant piégé, commence à chercher une issue. Pour ce faire, il crée une pression interne qui permet à l'hydrogène d'émerger dans des ampoules qui fissurent éventuellement la surface du métal. Pour contrer ce processus, le métal doit être cuit au plus tard une heure après la galvanoplastie pour permettre à l'hydrogène piégé de s'échapper des couches de placage sans créer de fissures ni de points de contrainte.
Bien que l’hydrogène puisse envahir la plupart des métaux, certains métaux et alliages sont plus susceptibles d’être fragilisés par l’hydrogène, notamment l’acier magnétique, le titane et le nickel. En revanche, le cuivre, l'aluminium et l'acier inoxydable sont les moins touchés. Cependant, l'acier et le cuivre contenant de l'oxygène peuvent devenir fragiles s'ils sont exposés à l'hydrogène sous forte chaleur ou sous forte pression. Respectivement, ces matériaux sont affectés par l'attaque par l'hydrogène ou la fragilisation par la vapeur d'eau générée par des réactions entre des molécules hydratées et des oxydes de carbone ou de cuivre.