化学镀银显现金属材料表面的油潜指印

张晓顺

（中国刑事警察学院，辽宁沈阳 110035）

指纹是人人皆有、人各不同、终生不变的位于手指末端关节皮肤上的纹理，是法医学的证据之首。潜在指纹的显现是最关键的技术[1-3]。油指印是各类案件现场出现率较高的一种潜指印类型。不同于汗潜指印等，油指印由于其表面吸附的油脂成分具有极强的黏性，因此常规的粉末刷显等方法在显现油潜指印时经常出现“刷糊”等问题，造成显现失败。为解决这一技术难题，研究人员尝试利用电化学显现的方法对金属表面的油潜指印进行显现[4-5]，并取得了较好的效果。采用电沉积普鲁士蓝[6]和金属铜[7]、镍[8]的方法都能成功显现出金属客体表面的油潜指印。电化学技术的应用在一定程度上解决了油潜指印显现的难题，但在实际应用中也表现出一定的局限性。例如，电沉积方法必须外接直流电源并在电解槽内进行，通常需要在实验室条件下进行，对大件客体表面的潜指印显现也不适用。虽然使用条件上受到一定的限制，但电沉积方法不但能显出符合检验需要的油潜指印，同时还能利用金属镀层实现显出指印的固定，具有广阔的应用前景。如何对电沉积技术进行拓展和改进，实现其现场使用是亟待解决的问题。

化学镀是一种自催化的化学反应，无需外加电流。其反应原理是在含有金属离子的溶液中，还原剂被氧化而放出自由电子，自由电子令溶液中的金属离子还原并在基体表面沉积而形成镀层[9]。因此，研究油潜指印的化学镀显现技术可望弥补电沉积显现技术的不足。

在案件现场，嫌疑人手上若有自身新陈代谢产生的甘油三酯、胆甾醇脂、脂肪酸、长链脂肪酯、胆固醇等油脂或接触其他物品后粘附的油质，接触客体时由于力的相互作用，其手上乳突纹线表面的油脂会有一部分转移到客体表面，于是形成油潜指印。在化学镀溶液中，客体表面存在的从乳突纹线上转移的油脂成分会影响油脂覆盖部位金属离子的沉积行为。在一定时间内，油脂层所遮挡的区域不会有金属离子沉积，从而使客体表面出现色差，显出潜指印。整个过程如图1所示。

1 实验

用粘附适量凡士林的普通成人手指(面积约 2cm2)在金属铜板表面进行按压，遗留油潜指印。称取3.5g硝酸银固体，在烧杯中加入60mL水、1.5g氢氧化钠和1.0mL氨水将其溶解，作为A液；用1mL水和100mL乙醇溶解40g葡萄糖和5g酒石酸，作为B液。按体积比1∶1将A液和B液混合，分别以下列显现方法进行实验：

(1) 胶管滴显法：用胶管吸取1.0mL化学镀液滴在潜指印区域，反应持续5s。

(2)毛刷刷显法：用普通市售软毛刷(刷头尺寸2.5cm×5.0cm)蘸取化学镀液，在潜指印区域沿同一方向轻轻刷 3～5 遍。

(3)流淌显现法：在遗留有油潜指印的铜板表面滴加1.0mL化学镀液，然后通过转动令铜板与水平呈45°角，使化学镀液自然流淌过潜指印区域，反应持续5s。

(4)喷雾显现法：将化学镀液盛入5mL的喷壶后喷洒在潜指印区域，喷嘴与样品距离2～4cm，喷嘴与样品表面垂直，一次性将1.0mL镀液喷出，反应持续1～30s。

用去离子水对化学镀后的样品进行简单清洗并烘干后拍照，观察潜指印的显现效果。用JSM-6700F型扫描电子显微镜(SEM)对化学镀银后的铜板表面不同区域的微观形貌进行观察，并用D/MAX-2400型X 射线衍射仪(XRD)测定不同区域的晶态结构(Cu 靶，40kV，100mA，扫描范围为 10°～80°)。

图1 化学镀指纹显现示意图Figure 1 Schematic diagram showing the visualization of latent fingerprints by electroless plating

2 结果与讨论

2.1 可行性研究

如图2所示，在遗留油潜指印的金属铜板表面滴加化学镀液后，镀液覆盖的部分立刻发生了明显的颜色变化，金属基体和指印中的小犁沟部位呈现出黑色，乳突纹线部位呈现出灰色，形成的颜色差异使潜指印显出。这是化学镀银溶液与金属铜接触后，镀液中的银离子发生自催化氧化还原反应，银离子被还原成单质银进而吸附在金属基体表面的结果。由于潜指印中乳突纹线部位的油脂会阻碍银离子在金属表面的还原，因此乳突纹线部位沉积的单质银少于基体和小犁沟部位上的银，使得潜指印通过色差显现出来。但采用滴显的方法时，由于参与反应的化学镀溶液较多，潜指印的显现效果受到了一定的影响。铜基体和镀覆区表面的扫描电镜照片显示，化学镀银后铜基体的表面形貌发生了很明显的变化，出现一层银覆盖的区域，同时还出现了许多小晶粒。进一步对样品表面进行X射线衍射分析(见图4)后得可知，样品表面除了有属于Cu基体的(111)、(200)和(220)晶面的衍射峰以外，还出现了Ag的(111)和(220)晶面的衍射峰，证明已在Cu基体表面镀上了一层银。以上结果都表明化学镀银法显现金属铜表面的油潜指印具有可行性，但需要进一步考察不同操作方法对化学镀银显现油潜指印效果的影响。

图2 采用滴液化学镀银的方法显现油潜指印的效果Figure 2 Visualization of latent greasy fingerprint by dropping electroless silver plating solution on it

图3 有油潜指印的铜板表面化学镀银后不同区域的SEM照片Figure 3 SEM images of different areas on the surface of copper plate with latent greasy fingerprint after electroless silver plating

图4 有油潜指印的铜板表面化学镀银后不同区域的XRD谱图Figure 4 XRD patterns of different areas on the surface of copper plate with latent greasy fingerprint after electroless silver plating

2.2 显现操作方法的研究

由图5可以看出，不同显现操作方法的显现效果差异较大；采用滴管滴显法时，虽然能够显出潜指印，但由于化学镀液与基体及潜指印接触充分，短时间内发生还原反应的银离子较多，使得纹线与小犁沟部位均有银单质附着，因此色差不明显；流淌显现法虽然在一定程度上能减薄潜指印上的化学镀液，使银离子自催化还原反应速度降低，增强了色差，但由于操作时可能产生流淌不均匀的情况，因此可能导致潜指印显现不全和流淌边缘有印痕，从而影响指纹的准确识别；毛刷刷显法能够将化学镀液均匀涂覆在金属表面，但在刷显过程中可能破坏纹线，甚至出现如图5c所示的将潜指印乳突纹线完全破坏的情况；喷雾显现法既能保证化学镀液与金属客体的均匀接触，又能有效控制银的沉积量，保证乳突纹线与基体和小犁沟之间有明显色差，同时不会破坏纹线，是采用化学镀银显现潜指印最为适宜的操作方法。

图5 化学镀银的操作方法对油潜指印显现效果的影响Figure 5 Effects of different operation methods for electroless silver plating on visualization of latent greasy fingerprint

2.3 显现时间的影响

采用喷雾显现法，考察反应时间对显现效果的影响，结果如图6所示。化学镀显现的速度极快，化学镀液一接触到金属铜表面，立刻发生了还原反应，仅1s时潜指印已经显出，细节特征非常清晰，完全符合检验鉴定要求。随着反应时间的延长，被还原的银离子增多，小犁沟和基体部位的颜色略有加深。反应进行30s后，随着银不断地沉积，被油脂覆盖的乳突纹线部位也有单质银附着，指印的清晰度略受影响。因此宜适当控制反应时间，以便获得最佳的显现效果。

图6 显现时间对金属铜表面潜指印化学镀银喷雾显现效果的影响Figure 6 Effect of reaction time on visualization of latent greasy fingerprint on copper surface by spraying electroless silver plating bath

3 结论

化学镀银显现技术可以应用于刑事案件现场金属铜客体表面油潜指印的显现，能够有效弥补电化学显现方法在现场条件和客体条件两方面表现出的不足。此显现方法操作简单，指印显出速度快，显出效果良好。