水素脆化について質問させていただきます。 金属と水素が脆化する際、金属

質問

水素脆化について質問させていただきます。 金属と水素が脆化する際、金属内部でどのような反応がおきているのでしょうか？？ 鉄や銅などで例をあげていただけるとありがたいです

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E3%81%9C%E3%81%84%E5%8C%96

＞金属と水素が脆化する

という表現は「？」です。
脆化するのは金属です。水素はその原因になる物質です。
古くから知られている現象のようですが、そのメカニズムはまだよく分かっていないと書かれています。

素人の発想からすると水素が金属の中に入って行けば金属原子の結合が弱くなるのは予想できます。大きな分子であれば表面にとどまるでしょうが極性のない小さな分子であれば中の方まで移動していくのでしょう。原子に解離していればもっと小さくなります。自由電子の利用でプロトンの形でジャンプすることができればもう無茶苦茶小さいです。移動した先で水素に戻る事もできるかもしれません。極性のない小さな分子であるＨｅについては金属に入り込むことはあまり問題になっていないようですから単に分子や原子としての大きさの問題ではないはずです。
水素吸蔵合金というのがあるそうですので特別入りやすい金属もあるようです。そういう金属では強度は問題にはなっていないのでしょう。

お礼

とてもわかりやすい説明をしていただきありがとうございました。

回答No.3

waamos

水素脆化の原因は、金属中に拡散した水素と不純物
（おもに酸素、炭素）が反応して、固体内部に
気体（分子状水素、水、メタン）が発生するためと
考えられています。

発生した気体は、粒界など脆弱な構造の周りで気泡を
形成したり、もとから存在していたボイド内部に
溜まって圧力を上昇させて、クラックの原因となります。

ネットで銅の水素脆化について資料を見つけましたので
参考URLでご紹介いたします。

銅の内部では、粒界に不純物のCu2Oが存在していますが、
強力な還元雰囲気化で加熱すると、水素がCu2Oを還元し、
内部で水蒸気が発生します。これが粒界沿いに気泡を
形成するため、銅の強度や加工性が悪くなるそうです。

Cu2O　＋　H2　→ 2Cu　＋　H2O(gas)

参考URL：

http://www.unichemy.co.jp/GihouBackNm/htmVol38-2/gihou38-2.htm

お礼

水素脆化の原因は、金属中に拡散した水素と不純物なんですね。詳しい例まであげていただき、ありがとうございました。

回答No.2

noname#160321

鉄の場合、古典的にはメタン(ないしごく少量の他のアルカン)が生ずると言われていました。
厳密にはよく分かっていません。
水素は金属中を比較的簡単に通過してしまいます。これを水素のスピルオーバーと言います。
当初は白金族の金属だけだと考えられていましたが、条件によりかなり広範な金属の中を通過し純金属の化学反応における触媒能と関係すると考えられるようになりました。

スピルオーバーする気体は水素に限らず、酸素などにもその能力があると考える人も居ます。
一般に「非定量的関係」の化合物がこれに属します。

なお、＃１のお答えにある金属水素化物は生成時に発熱し、加熱すると金属と水素に戻りますが、繰り返すと金属も水素化物も極微粒子になってしまうので、金属水素化物を作る金属は水素ボンベのパッキングには不適切です。

お礼

水素脆化についてよくわかりました。ありがとうございました。