阳极氧化电解显现射击前弹壳上手印的研究

李孝君，慕玉玲，李 捷，郝 翔，关 晨

（1.法庭科学湖北省重点实验室，湖北武汉430034；2.公安部物证鉴定中心，北京100038；3.中国人民公安大学，北京100038；4.西安市公安局刑侦局技术处，陕西 西安710038；5.西安市公安局 雁塔分局刑侦大队，陕西 西安710061）

鉴定实践
Forensic Practice

阳极氧化电解显现射击前弹壳上手印的研究

李孝君1，2，慕玉玲3，李 捷4，郝 翔5，关 晨5

（1.法庭科学湖北省重点实验室，湖北武汉430034；2.公安部物证鉴定中心，北京100038；3.中国人民公安大学，北京100038；4.西安市公安局刑侦局技术处，陕西 西安710038；5.西安市公安局 雁塔分局刑侦大队，陕西 西安710061）

目的 解决涉枪案件现场提取到的射击前的弹壳或留存在弹夹中的弹壳上手印的提取。方法采用电化学方法中阳极氧化电解方式显现黄铜弹壳或紫铜弹壳上的手印。结果利用H68黄铜片和紫铜片的等效性能，摸索出了阳极氧化电解弹壳上手印上检测方法，并应用于射击前黄铜弹壳或紫铜弹壳上手印的显现。结论实验发现，所形成的检测方法能够有效的显现出射击前黄铜弹壳或紫铜弹壳上手印，同时依据实验现象分析出了阳极氧化显现黄铜弹壳或紫铜弹壳上手印的原理。

电解法；阳极氧化；紫铜/黄铜弹壳；手印显现；射击前

近年来，我国涉枪案件频发，特别是一些持枪恶性犯罪案件，已造成了极坏的社会影响。随着我国流动人口的增多，非法制贩枪支技术水平的提高和犯罪分子反侦察意识的增强，涉枪暴力犯罪案件呈现出跨省、市、区作案，现场遗留痕迹物证少等新特点。这使得破案难度增大，从而给痕迹检验部门的枪弹检验及案件串并工作提出了更高的要求。

在持枪犯罪案件中，百分之九十以上的现场能够提取到弹头或弹壳，传统模式下只注重对现场遗留弹头或弹壳的擦划痕迹检验或枪种鉴定，而忽视了其表面可能遗留有嫌疑人的手印信息[1-4]。一般犯罪嫌疑人在装弹过程中会接触到弹头或弹壳，因此会有手印痕迹遗留，此时手印物质中的盐离子会以微电池的方式缓慢刻蚀金属表面，使其形成肉眼难以发现的手印痕迹。同时，由于遗留的手印多为油汗混合手印，因此手印中的油脂成分会在电解反应中起到保护金属表面的作用。本实验利用阳极氧化电解显现涉枪案件中提取到的射击前的弹壳，采用此方法可以清晰的显现手印弹壳上的手印纹线，为认定涉枪嫌疑人提供帮助。该方法操作简便、反应时间短、显现效果良好，必定会对公安系统处理此类案件中的弹壳物证提供检验方法理论基础。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

紫铜/黄铜弹壳（公安部物证鉴定中心提供）、铂电极（Φ=3mm）（天津艾达恒晟科技发展有限公司）、电解池（自制）、导线、厚度为0.3mm紫铜片/H68黄铜片（广东昌兴铜材材料有限公司）、12V直流电源、稀盐酸、双蒸水（R＝18MΩ/·cm）。

1.2 方法

1.2.1 配制电解液

量取1mL质量分数为37%盐酸，双蒸水稀释后移入容量瓶，配制成1000mL 12mmol/L的稀盐酸，4℃条件下保存。

1.2.2 组建电解装置

将导线与阳极和阴极相连接，本实验选择铂电极作为阳极，将需要显现手印的铜片或铜弹壳置于阳极，与铂电极连接，装入电解液后，在外加电流的情况下进行电解显现（见图1）。每个样本均电解显现5min[5]。

1.2.3 检材的选择

将用于实验的H68黄铜片和紫铜片分别制成2 cm×2 cm方形铜片，采用超声振荡方式清洗铜片表面，晾干后制作手印样本；将用于实验的黄铜弹壳和紫铜弹壳在丙酮、双蒸水中分别超声振荡清洗10min，晾干后制作手印样本。

1.2.4 手印样本的制作

选取H68黄铜片和紫铜片各20片，选取黄铜弹壳和紫铜弹壳各20枚，分别捺印指印，共计80枚手印。捺印者在捺印前不洗手，并采用擦拭额头和鼻翼两侧的方法获取油汗混合手印。捺印时，要做到受力均匀，捺印指印较完整，每捺印一枚指印需两手相搓，尽量做到捺印指印的均一性和稳定性。将上述制备好的样本分成2组，分别遗留1 d和3 d后进行电解显现实验。

图1 阳极氧化电解反应装置图

2 结果与讨论

2.1 黄铜片/黄铜弹壳电解现象与原理分析

2.1.1 电解现象

在电解过程中，阳极上的黄铜表面有腐蚀现象，黄色的铜/锌合金逐渐变成紫红色的铜，有手印纹线显出，同时伴随有气泡生成。阴极上有气泡生成，一定时间后在电极表面有黑色固体生成。

2.1.2 原理分析

电解过程分为阳极反应和阴极反应，在阳极由于发生的是氧化反应，为了能够使铜片或弹壳被氧化，所以我们选择惰性电极（Pt电极）作为工作电极，以防止电极被氧化[6]。

在电解过程中，由于失电子过程较快，所以在阳极上发生锌和铜同时被氧化的反应，但是生成的铜离子具有较强的氧化性，在阳极与电解液的界面会与铜片或弹壳上的锌原子发生置换反应，生成锌离子与铜，因此在电解的整个过程中会发现铜片或弹壳的黄色逐渐变化紫红色，直到全部的锌被氧化后才会发生铜的氧化。在此期间伴随着气体的生成，这主要是电解液中的氯离子被氧化，由于氯离子的氧化性大于氢氧根的氧化性，所以不会有氧气的生成。

在阴极上有气泡生成同时有黑色固体析出，这主要是由于阴极发生的是还原反应，阳离子在阴极大量堆积，而电解液中的大量氢离子就被还原生成氢气，随着阳极上被氧化的锌逐渐增加，电离的锌会在阴极被还原，形成黑色的固体小颗粒（见图2）。

图2 黄铜片/黄铜弹壳的电解原理图和电极反应式

2.2 紫铜片/紫铜弹壳电解现象与原理分析

2.2.1 电解现象

在电解过程中，阳极上的紫铜表面有腐蚀现象，在紫铜片或者紫铜弹壳上有手印纹线显出，同时伴随有气泡生成。阴极上有气泡生成，一定时间后在电极表面有红色固体生成。

2.2.2 原理分析

电解过程中，阳极上紫铜片或紫铜弹壳发生氧化反应，铜被氧化成铜离子并释放2个电子，同时电解液中的阴离子向阳极聚集，其中氯离子被氧化成氯气。在阴极周围有大量阳离子聚集，氢离子被还原成氢气，阳极上氧化的铜离子移动到阴极被还原，因此析出红色颗粒（见图3）。

图3 紫铜片/紫铜弹壳的电解原理图和电极反应式

2.3 指印纹线显现原理分析

黄铜片或黄铜弹壳遗留有新鲜的油汗混合指印，电解反应5min左右，可显出指印纹线，这主要是由于新鲜指印上的油脂成分会隔离电解液与金属表面接触，阻碍阳极的氧化电解，起到阳极保护作用，因此显出的指印是脊线呈黄色，小犁沟呈红色。紫铜片或紫铜弹壳上遗留有新鲜的指印，电解完成后，由于纹线上的阳极保护作用，使得纹线部位呈现出电解前的光亮面，而客体背景和犁沟部位由于电解作用，表面被氧化形成暗色调的粗糙面，从而与纹线形成反差，显出指印纹线（见图4）。

图4 指印纹线腐蚀示意图

2.4 显现效果分析

通过实验发现，阳极氧化电解显现黄铜片和紫铜片上的指印纹线清晰连贯、特征点稳定、纹线的边缘细节特征清晰（见图5）。采用这种方法显出的黄铜弹壳和紫铜弹壳上的指印能清晰的反映出中心花纹和纹线细节特征，显现效果良好（见图6）。

图5 铜片上显出的指印

图6 弹壳表面显出的指印

3 结论

（1）采用阳极氧化电解的方法可以有效的显现黄铜弹壳和紫铜弹壳上捺印的手印，显出的手印纹线清晰连贯。

（2）由于手印纹线中的油脂成分阻碍了电解液与金属表面的接触，所以在电解过程中弹壳表面很快形成颜色或表面粗糙度的变化，最终形成手印纹线与背景的反差。

（3）实验中涉及到的条件参数，如电源电压电流、电解液离子浓度、电解时间等因素需要进一步的优化选择，才能达到手印显现的最佳设置，这样才能既达到理想的显现效果，又能节约显现时间和显现成本。

（4）在涉枪案件中，现场物证中多为射击后遗留的弹壳，因此在研究射击前遗留的弹壳显现的同时，会将研究的重点转至射击后的弹头或弹壳上手印的显现。

[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]王凤平，康万利，敬和民，等.腐蚀电化学原理、方法及应用[M].北京：化学工业出版社，2008：15-17.

（本文编辑：钱煌贵）

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

公安部物证鉴定中心基本科研业务费专项资金重点项目（NO.2009JB005）

李孝君（1982—），男，助理研究员，主要从事手印检验技术与手印学的研究。E-mail：com.cn.li@163.com。