Empa forscht an Wasserstoffversprödung von Stahl
26 September 2025 10:04
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(CONNECT) Forschende des Labors für Fügetechnologie und Korrosion an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) untersuchen die Mechanismen, die zur Wasserstoffversprödung von Stahl führen. In der besonderen Aufmerksamkeit des Teams um Chiara Menegus und Claudia Cancellieri steht das Wirken des Wasserstoffs an der Grenzschicht zwischen einer Passivierungsschicht und dem Metall, heisst es in einer Mitteilung.
Unter der Passivierungsschicht versteht man eine etwa 5 Nanometer starke Oxidschicht, die bei der Oxidation von im Stahl enthaltenem Chrom entsteht. Die Passivierungsschicht schützt den Stahl vor weiterer Korrosion. Wie sich bei Untersuchungen zeigte, können aber an der Grenzfläche zwischen der Passivierungsschicht und dem Metall einzelne Wasserstoffatome reagieren und die schützende Oxidschicht abbauen. Dies führt schliesslich zur Versprödung des Stahls und kann Materialbrüche herbeiführen, so beobachtet an Bauten wie der Carolabrücke in Dresden, dem Londoner Wolkenkratzer 122 Leadenhall Street oder Teilen der Bay Bridge in San Francisco.
Der Nachweis der Wasserstoffatome in der Grenzfläche ist jedoch kompliziert. „Es ist schwierig, eine verborgene Grenzfläche im Inneren des Materials zu untersuchen, ohne die Probe zu zerstören“, wird Forschungsleiterin Claudia Cancellieri in der Mitteilung zitiert.
Für die Untersuchungen nutzten die Forschenden die harte Röntgenphotoelektronenspektroskopie (Englisch: Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy, kurz HAXPES). Mit dieser Methode liess sich zeigen, dass der Wasserstoff die Passivierungsschicht abbaute.
In einem weiteren Schritt sollen in Zusammenarbeit mit dem Ion Beam Physics Lab der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) unterschiedliche Eisen-Chromlegierungen untersucht und resistente Oxidschichten gefunden werden. Erkenntnisse aus diesen Forschungen könnten zum Bau langlebiger Brücken sowie zu besserer Infrastruktur für die Lagerung und den Transport von Wasserstoff führen, heisst es in der Mitteilung. ce/eb
