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Fragilización por hidrógeno

Aunque técnicamente no es un fenómeno de corrosión, la fragilización por hidrógeno se produce mediante reacción química, y es de gran importancia para los productos de cobre y sus aleaciones derivadas.

Un cobre que contiene oxigeno y se vea sometido a elevadas temperaturas en presencia de hidrógeno, es susceptible de verse afectado por el fenómeno de la fragilización. Esto es debido al reducido radio atómico del hidrógeno, que favorece, junto al aumento de temperatura, a la difusión de éste en el cobre. Una vez difundido dentro del cobre, se produce una reacción parcial:

Cu2O + H2 <=> 2Cu + H2O

El hidrógeno reduce el óxido de cobre, y se forma vapor de agua dentro de la estructura cristalina. Éste no es soluble y el tamaño de la molécula impide su difusión fuera de la estructura cristalina del cobre. Debido a la elevada temperatura y el volumen de las moléculas contenidas el cobre se ve sometido a elevadísimas presiones internas. Eso deriva a una relajación estructural y sobretodo a la separación del material en los límites de grano. Éste cobre resulta inservible para un trabajo posterior.

La fragilización es más probable:

  • Cuando más alto sea el contenido en oxígeno del cobre
  • Cuando más alto sea el contenido de hidrógeno en la atmósfera
  • Cuando más alta sea la temperatura de recocido
  • Cuando más largo sea el tiempo de recocido

Un recocido a 500ºC durante 1,5 h con atmósfera controlada del 2% de hidrógeno todavía es un período factible para que un cobre con oxigeno no resulte afectado por la fragilización.

Sin embargo otros factores pueden influir de forma indirecta la presencia de hidrógeno en la atmósfera, como por ejemplo, la disociación del vapor de agua o hidrocarburos (restos grasos) en moléculas de hidrógeno debido a las elevadas temperaturas.

El riesgo de sufrir fragilización por hidrógeno aumenta sobretodo al hacer soldadura blanda o por gas con cobres que contienen oxigeno. Para evitar problemas debe ajustarse el gas o atmósfera de los quemadores para que sea neutral o ligeramente oxidante.

La mejor solución es emplear cobre libre de oxígeno (OFC) o cobre desoxidado mediante fósforo (DHP) . Estos son casi inmunes a la fragilización por hidrógeno.

Vista grande Microestructura de un cobre (K32, izquierda) fragilizado por la presencia de hidrógeno, en contraste con un cobre resistente a este fenómeno (K09, derecha) después de ambos ser sometidos a un recocido a 850ºC durante 30 min.

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