瓦特镀镍技术显现金属铜表面油潜手印工艺探析

2018-02-28张晓顺

中国司法鉴定 2018年1期

张晓顺，田巍

（1.中国刑事警察学院，辽宁沈阳110035；2.上海市刑事科学技术研究院上海市现场物证重点实验室，上海200083）

油手印显现一直是手印显现技术中的难题，刷粉等传统技术方法效果均不理想。电化学技术与痕迹检验技术的结合为油手印显现提供了新的思路，利用电解液中金属离子在手印物质覆盖部位与金属基体表面发生还原反应速度的差异，可以在一定的条件下显出手印。现有的研究多采用镀铜的方式进行显现[1-3]，虽然能清晰显出手印，但由于镀层与基体颜色相似，给手印的观察分析带来麻烦。为此，国内外的科研团队提出了共沉积荧光粉末或普鲁士蓝增强反差的研究方案以增强显现效果，但工艺相对复杂。为解决显出手印的色差问题，本研究利用与金属铜颜色差异较大的金属镍为镀层，考查了镀镍显现金属铜表面油手印的可行性并实验确定了较为合适的电化学工艺。

1 材料与方法

将 280 g 的 NiSO4·7H2O、45 g 的 Nicl2·6H2O 和39 g的H3BO3溶解于一升蒸馏水中，加入0.08 g的C12H25SO4Na（十二烷基硫酸钠）作为表面活性剂，配制pH值在3.8～4.2之间的瓦特型镀镍电解液。用水浴加热锅保持电解液的温度为55℃，将留有油潜手印的金属铜片作为阴极，按图1连接实验装置，改变阴极电流密度、电解时间等电解条件，考查瓦特型镀镍显现金属铜表面油潜手印的最佳工艺条件。

图1 实验装置图

2 结果与讨论

调节电流，在不同的阴极电流密度条件下电沉积15 s，考查阴极电流密度对显现效果的影响，如图2所示。

图2 阴极电流密度对显现效果的影响

由图2可以看出，瓦特型镀镍体系可以在金属铜表面沉积上银色的金属镍，但阴极电流密度对沉积效果影响较大。当电流密度为0.5 A/dm2时，电镀15s后，虽然有金属镍沉积到客体表面，但镀覆效果不好，仍有许多基体部位表现出金属铜的本色，镍镀层不均匀。随着阴极电流密度的增加，金属镍的沉积量逐渐加大，金属铜基体的镀覆效果也越来越好，当阴极电流密度在2.5 A/dm2时，镀覆效果最佳，金属铜基体已经完全被金属镍覆盖，表现出银白色光泽。继续增大电流密度至3.0 A/dm2，镀覆效果变化不大，进一步增大电流密度至5.0 A/dm2时，镀层有明显增厚的现象，且手印中部分乳突纹线部位也镀覆上了金属镍，无法清晰观察纹线细节特征，影响了手印的显现效果。实验表明，增大阴极电流密度可以加速镍离子还原速度，使显现效果逐渐增强，但阴极电流密度过大，可能使电子穿透手印物质放电，造成镍离子在手印物质表面获得电子发生还原反应，导致纹线表面沉积上金属镍，使显现失败。另外，从电化学动力学因素考虑，电流密度过大还有可能会造成镀层不致密甚至鼓泡的情况，因此，对于金属铜表面油手印的镀镍显现技术，2.5 A/dm2时比较合适的阴极电流密度条件。

固定阴极电流密度为2.5 A/dm2，在不同的显现时间下进行电镀操作，考查电沉积时间对显现效果的影响，实验结果如图3所示。

图3 电解时间对显现效果的影响

由图3可以看出，在相同的阴极电流密度条件下，金属镍的沉积量随着电解时间的增长不断增多，阴极电流密度为2.5A/dm2条件下，当沉积时间为5s时，金属铜基体表面没有完全镀覆，当电沉积时间为15 s时，基体能够均匀沉积金属镍，但小犁沟部位沉积的金属较少，继续电沉积操作，小犁沟内沉积的金属量不断增加，乳突纹线与基体的反差增强，30 s时指纹的内部系统可以清晰显现，显现180s后，显出纹线范围进一步变大，但手印外廓部位仍不清晰，当显现300 s后，潜手印完全显现，细节特征清晰。金属沉积量与沉积时间成正比，因此显现时间越长，金属铜表面镀覆的镍越多。但由于小犁沟宽度很窄，其周围乳突纹线表面附着的油脂影响了电子转移，使沟内金属镍的沉积速度低于金属铜基体表面，因此需要较长时间才能完全镀上金属镀层。手印一旦完全显现，应立即停止电沉积，避免镀层过厚覆盖纹线。