La fragilisation par l’hydrogène est un terme technique qui fait référence à un compromis de la résistance à la traction d’un métal ou d’un alliage moulé en raison d’une infiltration d’hydrogène gazeux ou atomique. En bref, les molécules d’hydrogène occupant le métal réagissent d’une manière qui rend le matériau cassant et sujet à la fissuration. De toute évidence, la fragilisation par l’hydrogène présente des problèmes importants en termes de capacité à se fier à l’intégrité structurelle des ponts, des gratte-ciel, des avions, des navires, etc. En fait, ce phénomène naturel conduit à une condition connue sous le nom de rupture de rupture catastrophique et est la cause directe de de nombreuses catastrophes mécaniques qui ont eu lieu sur terre, ainsi que dans les airs et en mer.
Le processus commence par l’exposition à l’hydrogène, qui peut se produire pendant qu’un métal subit certains processus de fabrication, tels que la galvanoplastie. Un placage réussi repose sur la préparation du métal avec un bain d’acide avant qu’il ne 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 de 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, qui vise à augmenter la résistance à la corrosion du métal revêtu en modifiant les composants vulnérables à l’hydrogène du matériau. Ceci est accompli en introduisant un courant opposé pour provoquer le « sacrifice » des anodes métalliques qui possèdent un potentiel de corrosion inférieur à celui du métal lui-même. En effet, le matériau se polarise.
Une fois que l’hydrogène est présent, cependant, des atomes uniques commencent à se disperser dans le métal et à s’accumuler dans de minuscules espaces de sa microstructure, où ils se regroupent ensuite pour former des molécules d’hydrogène. L’hydrogène absorbé, maintenant piégé, commence à chercher une évasion. Il le fait en créant une pression interne, ce qui permet à l’hydrogène d’émerger dans des cloques qui finissent par fissurer la surface du métal. Pour contrer ce processus, le métal doit être cuit dans l’heure ou moins après la galvanoplastie pour permettre à l’hydrogène piégé de s’échapper des couches de placage sans créer de fissures ou de points de contrainte.
Alors que l’hydrogène peut envahir la plupart des métaux, certains métaux et alliages sont connus pour être plus sensibles à la fragilisation par l’hydrogène, à savoir l’acier magnétique, le titane et le nickel. En revanche, le cuivre, l’aluminium et l’acier inoxydable sont les moins impactés. Cependant, l’acier et le cuivre contenant de l’oxygène peuvent devenir vulnérables à la fragilisation s’ils sont soumis à une exposition à l’hydrogène sous une chaleur ou une pression élevée. Respectivement, ces matériaux sont affectés par l’attaque d’hydrogène ou la fragilisation par la vapeur générée par des réactions entre des molécules hydratées et des oxydes de carbone ou de cuivre.