陽極氧化電解顯現射擊前彈殼上手印的研究

李孝君，慕玉玲，李 捷，郝 翔，關 晨

（1.法庭科學湖北省重點實驗室，湖北武漢430034；2.公安部物證鑒定中心，北京100038；3.中國人民公安大學，北京100038；4.西安市公安局刑偵局技術處，陜西 西安710038；5.西安市公安局 雁塔分局刑偵大隊，陜西 西安710061）

鑒定實踐
Forensic Practice

陽極氧化電解顯現射擊前彈殼上手印的研究

李孝君1，2，慕玉玲3，李 捷4，郝 翔5，關 晨5

（1.法庭科學湖北省重點實驗室，湖北武漢430034；2.公安部物證鑒定中心，北京100038；3.中國人民公安大學，北京100038；4.西安市公安局刑偵局技術處，陜西 西安710038；5.西安市公安局 雁塔分局刑偵大隊，陜西 西安710061）

目的 解決涉槍案件現場提取到的射擊前的彈殼或留存在彈夾中的彈殼上手印的提取。方法采用電化學方法中陽極氧化電解方式顯現黃銅彈殼或紫銅彈殼上的手印。結果利用H68黃銅片和紫銅片的等效性能，摸索出了陽極氧化電解彈殼上手印上檢測方法，并應用于射擊前黃銅彈殼或紫銅彈殼上手印的顯現。結論實驗發現，所形成的檢測方法能夠有效的顯現出射擊前黃銅彈殼或紫銅彈殼上手印，同時依據實驗現象分析出了陽極氧化顯現黃銅彈殼或紫銅彈殼上手印的原理。

電解法；陽極氧化；紫銅/黃銅彈殼；手印顯現；射擊前

近年來，我國涉槍案件頻發，特別是一些持槍惡性犯罪案件，已造成了極壞的社會影響。隨著我國流動人口的增多，非法制販槍支技術水平的提高和犯罪分子反偵察意識的增強，涉槍暴力犯罪案件呈現出跨省、市、區作案，現場遺留痕跡物證少等新特點。這使得破案難度增大，從而給痕跡檢驗部門的槍彈檢驗及案件串并工作提出了更高的要求。

在持槍犯罪案件中，百分之九十以上的現場能夠提取到彈頭或彈殼，傳統模式下只注重對現場遺留彈頭或彈殼的擦劃痕跡檢驗或槍種鑒定，而忽視了其表面可能遺留有嫌疑人的手印信息[1-4]。一般犯罪嫌疑人在裝彈過程中會接觸到彈頭或彈殼，因此會有手印痕跡遺留，此時手印物質中的鹽離子會以微電池的方式緩慢刻蝕金屬表面，使其形成肉眼難以發現的手印痕跡。同時，由于遺留的手印多為油汗混合手印，因此手印中的油脂成分會在電解反應中起到保護金屬表面的作用。本實驗利用陽極氧化電解顯現涉槍案件中提取到的射擊前的彈殼，采用此方法可以清晰的顯現手印彈殼上的手印紋線，為認定涉槍嫌疑人提供幫助。該方法操作簡便、反應時間短、顯現效果良好，必定會對公安系統處理此類案件中的彈殼物證提供檢驗方法理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

紫銅/黃銅彈殼（公安部物證鑒定中心提供）、鉑電極（Φ=3mm）（天津艾達恒晟科技發展有限公司）、電解池（自制）、導線、厚度為0.3mm紫銅片/H68黃銅片（廣東昌興銅材材料有限公司）、12V直流電源、稀鹽酸、雙蒸水（R＝18MΩ/·cm）。

1.2 方法

1.2.1 配制電解液

量取1mL質量分數為37%鹽酸，雙蒸水稀釋后移入容量瓶，配制成1000mL 12mmol/L的稀鹽酸，4℃條件下保存。

1.2.2 組建電解裝置

將導線與陽極和陰極相連接，本實驗選擇鉑電極作為陽極，將需要顯現手印的銅片或銅彈殼置于陽極，與鉑電極連接，裝入電解液后，在外加電流的情況下進行電解顯現（見圖1）。每個樣本均電解顯現5min[5]。

1.2.3 檢材的選擇

將用于實驗的H68黃銅片和紫銅片分別制成2 cm×2 cm方形銅片，采用超聲振蕩方式清洗銅片表面，晾干后制作手印樣本；將用于實驗的黃銅彈殼和紫銅彈殼在丙酮、雙蒸水中分別超聲振蕩清洗10min，晾干后制作手印樣本。

1.2.4 手印樣本的制作

選取H68黃銅片和紫銅片各20片，選取黃銅彈殼和紫銅彈殼各20枚，分別捺印指印，共計80枚手印。捺印者在捺印前不洗手，并采用擦拭額頭和鼻翼兩側的方法獲取油汗混合手印。捺印時，要做到受力均勻，捺印指印較完整，每捺印一枚指印需兩手相搓，盡量做到捺印指印的均一性和穩定性。將上述制備好的樣本分成2組，分別遺留1 d和3 d后進行電解顯現實驗。

圖1 陽極氧化電解反應裝置圖

2 結果與討論

2.1 黃銅片/黃銅彈殼電解現象與原理分析

2.1.1 電解現象

在電解過程中，陽極上的黃銅表面有腐蝕現象，黃色的銅/鋅合金逐漸變成紫紅色的銅，有手印紋線顯出，同時伴隨有氣泡生成。陰極上有氣泡生成，一定時間后在電極表面有黑色固體生成。

2.1.2 原理分析

電解過程分為陽極反應和陰極反應，在陽極由于發生的是氧化反應，為了能夠使銅片或彈殼被氧化，所以我們選擇惰性電極（Pt電極）作為工作電極，以防止電極被氧化[6]。

在電解過程中，由于失電子過程較快，所以在陽極上發生鋅和銅同時被氧化的反應，但是生成的銅離子具有較強的氧化性，在陽極與電解液的界面會與銅片或彈殼上的鋅原子發生置換反應，生成鋅離子與銅，因此在電解的整個過程中會發現銅片或彈殼的黃色逐漸變化紫紅色，直到全部的鋅被氧化后才會發生銅的氧化。在此期間伴隨著氣體的生成，這主要是電解液中的氯離子被氧化，由于氯離子的氧化性大于氫氧根的氧化性，所以不會有氧氣的生成。

在陰極上有氣泡生成同時有黑色固體析出，這主要是由于陰極發生的是還原反應，陽離子在陰極大量堆積，而電解液中的大量氫離子就被還原生成氫氣，隨著陽極上被氧化的鋅逐漸增加，電離的鋅會在陰極被還原，形成黑色的固體小顆粒（見圖2）。

圖2 黃銅片/黃銅彈殼的電解原理圖和電極反應式

2.2 紫銅片/紫銅彈殼電解現象與原理分析

2.2.1 電解現象

在電解過程中，陽極上的紫銅表面有腐蝕現象，在紫銅片或者紫銅彈殼上有手印紋線顯出，同時伴隨有氣泡生成。陰極上有氣泡生成，一定時間后在電極表面有紅色固體生成。

2.2.2 原理分析

電解過程中，陽極上紫銅片或紫銅彈殼發生氧化反應，銅被氧化成銅離子并釋放2個電子，同時電解液中的陰離子向陽極聚集，其中氯離子被氧化成氯氣。在陰極周圍有大量陽離子聚集，氫離子被還原成氫氣，陽極上氧化的銅離子移動到陰極被還原，因此析出紅色顆粒（見圖3）。

圖3 紫銅片/紫銅彈殼的電解原理圖和電極反應式

2.3 指印紋線顯現原理分析

黃銅片或黃銅彈殼遺留有新鮮的油汗混合指印，電解反應5min左右，可顯出指印紋線，這主要是由于新鮮指印上的油脂成分會隔離電解液與金屬表面接觸，阻礙陽極的氧化電解，起到陽極保護作用，因此顯出的指印是脊線呈黃色，小犁溝呈紅色。紫銅片或紫銅彈殼上遺留有新鮮的指印，電解完成后，由于紋線上的陽極保護作用，使得紋線部位呈現出電解前的光亮面，而客體背景和犁溝部位由于電解作用，表面被氧化形成暗色調的粗糙面，從而與紋線形成反差，顯出指印紋線（見圖4）。

圖4 指印紋線腐蝕示意圖

2.4 顯現效果分析

通過實驗發現，陽極氧化電解顯現黃銅片和紫銅片上的指印紋線清晰連貫、特征點穩定、紋線的邊緣細節特征清晰（見圖5）。采用這種方法顯出的黃銅彈殼和紫銅彈殼上的指印能清晰的反映出中心花紋和紋線細節特征，顯現效果良好（見圖6）。

圖5 銅片上顯出的指印

圖6 彈殼表面顯出的指印

3 結論

（1）采用陽極氧化電解的方法可以有效的顯現黃銅彈殼和紫銅彈殼上捺印的手印，顯出的手印紋線清晰連貫。

（2）由于手印紋線中的油脂成分阻礙了電解液與金屬表面的接觸，所以在電解過程中彈殼表面很快形成顏色或表面粗糙度的變化，最終形成手印紋線與背景的反差。

（3）實驗中涉及到的條件參數，如電源電壓電流、電解液離子濃度、電解時間等因素需要進一步的優化選擇，才能達到手印顯現的最佳設置，這樣才能既達到理想的顯現效果，又能節約顯現時間和顯現成本。

（4）在涉槍案件中，現場物證中多為射擊后遺留的彈殼，因此在研究射擊前遺留的彈殼顯現的同時，會將研究的重點轉至射擊后的彈頭或彈殼上手印的顯現。

[1]Kelli E Edmiston，B.S，Julianne Johnson，B.A.Determining an optimal sequence for chemical development of latent print on cartridge casing and shotgun shells[J].J Forensic Science，2009，（11）：1327-1331.

[2]John W Bond，D.Phil.Chunk Heidel.Visualization of latent fingerprint corrosion on a discharged brass shell Casing[J].J Forensic Science，2009，（7）：892-894.

[3]Fatima Nizam，Wade Knaap，John D.Stewart.Development of fingerprint using electrolysis：a technical report into the development of fingerprint on fired brass cartridge cases[J]. Journal of Forensic Identification，2012，62（2）：129-141.

[4]John W Bond，D.Phil.Optical enhancement of fingerprint deposits on brass using digital color mapping[J].J Forensic Science，2011，（9）：1285-1288.

[5]Om Prakash Jasuja，Gagandeep Singh，Joseph Almog.Development of latent fingermarks by aqueous electrolytes[J]. Forensic Science International，2011，（207）：215-222.

[6]王鳳平，康萬利，敬和民，等.腐蝕電化學原理、方法及應用[M].北京：化學工業出版社，2008：15-17.

（本文編輯：錢煌貴）

Research on Developing Fingerprints on Cartridge Cases before Firing by Anode Oxidation Electrolysis

LIXiao-jun1,2,MU Yu-ling3,LIJie4,HAO Xiong5,GUAN Chen5
(1.Institute of Forensic Science,Ministry of Public Security,Beijing 100038,China;2.Chinese People’s Public Security University,Beijing100038,China;3.Branch of Criminalistics,Xian Public Security Bureau,Shanxi710038,China; 4.Department of Technolegy,Bureau of Criminal Investigation,Xi-an Public Security Bureau,Xi-an 710038,China; 5.Branch of Yan Tower,Xi-an Public Security Bureau,Xi-an 710061,China)

Objective To develop latent fingerprints lefton cartridge cases before firing.M ethod Anode oxidation electrolysiswas adopted to develop latent fingerprints on the copper or brass cartridge cases.Results The H68 brass/copper sheetswere used to optimize the conditions of anodic oxidation electrolysis.The optimized conditionswere applied to developing the fingerprints on the copper or brass cartridge casesbefore firing.Conclusion The establishedmethod can effectively develop latent fingerprints on the copper or brass cartridge casesbefore firing.At the same time,the principle of thismethod are analyzed.

electrolysis;anode oxidation;copper/brass cartridge case;fingerprint development;before firing

DF794.1

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2015.02.009

1671-2072-（2015）02-0055-03

2013-08-05

公安部物證鑒定中心基本科研業務費專項資金重點項目（NO.2009JB005）

李孝君（1982—），男，助理研究員，主要從事手印檢驗技術與手印學的研究。E-mail：com.cn.li@163.com。