Che cos'è l'abbraccio di idrogeno?
L'infragilimento da idrogeno è un termine ingegneristico che si riferisce a un compromesso nella resistenza a trazione di un metallo stampato o di una lega a causa di un'infiltrazione di idrogeno gassoso o atomico. In breve, le molecole di idrogeno che occupano il metallo reagiscono in un modo che rende il materiale fragile e soggetto a crepe. Ovviamente, l'infragilimento da idrogeno presenta problemi significativi in termini di poter fare affidamento sull'integrità strutturale di ponti, grattacieli, aeroplani, navi, ecc. In realtà, questo fenomeno naturale porta a una condizione nota come guasto catastrofico della frattura ed è la causa diretta di molte catastrofi meccaniche che si sono verificate a terra, oltre che in aria e in mare.
Il processo inizia con l'esposizione all'idrogeno, che può verificarsi mentre un metallo subisce determinati processi di fabbricazione, come la galvanica. La placcatura di successo si basa sulla preparazione del metallo con un bagno acido prima che possa accettare strati di cromo. L'elettricità utilizzata durante il processo di decapaggio e placcatura avvia una reazione chiamata idrolisi in cui le molecole d'acqua vengono scomposte in ioni idrogeno caricati positivamente e anioni idrossido caricati negativamente.
L'idrogeno è anche un sottoprodotto di reazioni corrosive, come la ruggine. La decomposizione dell'idrogeno può anche essere innescata dalle stesse misure adottate per prevenirlo, se applicato in modo improprio. Ad esempio, l'infragilimento da idrogeno può talvolta essere attribuito alla protezione catodica, che ha lo scopo di aumentare la resistenza alla corrosione del metallo rivestito modificando i componenti vulnerabili all'idrogeno del materiale. Ciò si ottiene introducendo una corrente opposta per causare il "sacrificio" di anodi metallici che possiedono un potenziale di corrosione inferiore rispetto al metallo stesso. In effetti, il materiale diventa polarizzato.
Una volta presente l'idrogeno, tuttavia, i singoli atomi iniziano a disperdersi in tutto il metallo e si accumulano in minuscoli spazi nella sua microstruttura, dove poi si raggruppano per formare molecole di idrogeno. L'idrogeno assorbito, ora intrappolato, inizia a cercare una via di fuga. Lo fa creando una pressione interna, che consente all'idrogeno di emergere in vesciche che alla fine rompono la superficie del metallo. Per contrastare questo processo, il metallo deve essere cotto entro un'ora o meno dopo la placcatura per consentire all'idrogeno intrappolato di sfuggire agli strati della placcatura senza creare crepe o punti di sollecitazione.
Mentre l'idrogeno può invadere la maggior parte dei metalli, alcuni metalli e leghe sono noti per essere più sensibili all'infragilimento da idrogeno, vale a dire acciaio magnetico, titanio e nichel. Al contrario, il rame, l'alluminio e l'acciaio inossidabile sono meno colpiti. Tuttavia, l'acciaio e il rame contenente ossigeno possono diventare vulnerabili all'infragilimento se sottoposti all'esposizione all'idrogeno ad alto calore o pressione. Rispettivamente, questi materiali sono influenzati dall'attacco dell'idrogeno o dall'infragilimento da vapore generato dalle reazioni tra molecole idratate e ossidi di carbonio o rame.