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 moldeados debido a una infiltración de hidrógeno gaseoso o atómico. En resumen, las moléculas de hidrógeno que ocupan el metal reaccionan de una manera que hace que el material sea frágil y propenso a agrietarse. Obviamente, la fragilización por hidrógeno presenta problemas importantes en términos de poder confiar en la integridad estructural de puentes, rascacielos, aviones, barcos, etc. De hecho, este fenómeno natural conduce a una condición conocida como falla catastrófica por fractura y es la causa directa de muchos desastres mecánicos que han tenido lugar en tierra, así como en el aire y el mar.
El proceso comienza con la exposición al hidrógeno, que puede ocurrir mientras un metal se somete a ciertos procesos de fabricación, como la galvanoplastia. El enchapado exitoso se basa en la preparación del metal con un baño ácido antes de que pueda aceptar capas de cromo. La electricidad utilizada durante el proceso de “decapado” y galvanoplastia inicia una reacción llamada hidrólisis en la que las moléculas de agua se descomponen en iones de hidrógeno con carga positiva y aniones de hidróxido con carga negativa.
El hidrógeno también es un subproducto de reacciones corrosivas, como la oxidación. La descomposición del hidrógeno también puede desencadenarse por las mismas medidas que se toman para prevenirla, si se aplica incorrectamente. 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 modificando los componentes vulnerables al hidrógeno del material. Esto se logra mediante la introducción de una corriente opuesta para provocar el “sacrificio” de ánodos metálicos que poseen un potencial de corrosión menor que el propio metal. En efecto, el material se polariza.
Sin embargo, una vez que el hidrógeno está presente, 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 un escape. Lo hace creando presión interna, lo que permite que el hidrógeno emerja en ampollas que eventualmente agrietan la superficie del metal. Para contrarrestar este proceso, el metal debe hornearse dentro de una hora o menos después de la galvanoplastia para permitir que el hidrógeno atrapado escape de las capas de enchapado sin crear grietas o puntos de tensión.
Si bien el hidrógeno puede invadir la mayoría de los metales, se sabe que ciertos metales y aleaciones son más susceptibles a la fragilización por hidrógeno, a saber, el acero magnético, el titanio y el níquel. Por el contrario, el cobre, el aluminio y el acero inoxidable se ven menos afectados. Sin embargo, el acero y el cobre que contiene oxígeno pueden volverse vulnerables a la fragilidad si se someten a exposición al hidrógeno a altas temperaturas o presión. Respectivamente, estos materiales se ven afectados por el ataque de hidrógeno o la fragilización por vapor generada por reacciones entre moléculas hidratadas y óxidos de carbono o cobre.