铁质金属表面潜在冲压字迹显现的研究

宋庆芳 钟东荣 张艳林 张凌云

（广东警官学院 广东 广州 510230）

铁质金属表面潜在冲压字迹显现的研究

宋庆芳 钟东荣 张艳林 张凌云

（广东警官学院 广东 广州 510230）

铁质金属表面潜在冲压字迹的显现是侦破某些案件的关键技术手段。根据铁质金属的物理化学性质，从化学热力学和动力学原理出发，以铁质摩托车发动机中缸为客体，研究了硝酸、醋酸和氢氟酸混合试剂对其表面潜在冲压字迹的显现效果，重点讨论了三种酸在化学腐蚀显现中的作用和对显现结果的影响，实现了进一步降低显现所耗客体厚度，提高显出率的目的。

铁质金属 硝酸 醋酸 氢氟酸 字迹显现

1 引言

铁质金属表面潜在冲压字迹的显现是物证鉴定中的一项重要内容，特别是在侦破并证实机动车被盗抢的刑事犯罪案件过程中更是一项关键技术。目前，国内外在铁质金属表面潜在冲压字迹的显现技术中，普遍采用的是化学腐蚀或化学腐蚀与电解相结合的方法。但是，在已公开报道的方法中，并没有充分考虑到对铁质金属表面进行化学腐蚀时，化学试剂在金属表面的渗透能力及化学动力学因素的影响，而搞清楚这些因素的影响对进一步改进和完善现有显现方法是具有重要意义的。

利用氧化能力较强的酸和具有一定配位作用的酸组成显现试剂，腐蚀铁质金属表面潜在冲压字迹是典型的化学反应问题，而潜在冲压字迹部位与基体的差异主要表现在发生化学反应所需活化能不同，进而导致反应速率不同。根据化学动力学的基本原理，除反应物本身的化学性质和反应进行的温度外，反应物浓度对化学反应速率的影响是不容忽视的。此外，在采用化学腐蚀法显现铁质金属表面潜在冲压字迹的过程中，腐蚀试剂的渗透能力以及能否与铁形成相应的配合物，降低被氧化的铁离子与金属铁的电极电位，都关系到化学腐蚀显现的具体效果。截止目前，通过实验比较和证明显现试剂及其浓度对铁质金属潜在冲压字迹显现结果的影响，并从理论上加以说明的研究工作尚未见报道。为了进一步改进利用化学腐蚀法显现铁质金属潜在冲压字迹的技术方法，完善其相关理论内容，本文以摩托车发动机中缸为客体，依据化学热力学和动力学的基本原理，探讨了利用不同化学试剂显现潜在冲压字迹的方法，重点研究了硝酸、醋酸和氢氟酸混合试剂对其表面潜在冲压字迹的显现效果，讨论了三种酸在化学腐蚀显现中的作用及其对显现结果的影响。实现了进一步降低显现所耗客体厚度，提高显出率的目的。

2 实验部分

2.1 实验器材与试剂

主要器材：铁质摩托车发动机中缸壳；钢錾；钢锉；600#水磨砂纸；游标卡尺；尼康D40数码单反照相机。

显现试剂：不同比例的硝酸、冰醋酸、氢氟酸混合溶液。

2.2 实验方法

实验样品的制备：以相同的重力打击钢錾，使其在发动机中缸壳上形成深度相同的冲压号码；用钢锉将冲压号码锉毁，并用600#水磨砂纸打磨被锉部位直至号码字迹观察不到为止；用游标卡尺测量冲压部位锉磨前后样品的厚度，计算冲压深度。

潜在字迹的显现：用滴管分别吸取不同配比的硝酸、冰醋酸、氢氟酸混合溶液在室温（20℃～25℃）条件下，滴加到欲显部位，观察显现过程。根据反应进行过程中不同显现试剂颜色的变化，用棉签擦干被显部位，再次滴加显现试剂（约每分钟更换一次），直至字迹显现稳定为止，记录显现结果。

显现厚度的测量：每次显现结果被记录后，用钢锉和600#水磨砂纸将显现字迹锉磨至消失，然后再次进行显现，如此反复达到10次或至被显字迹无法辨认为止；用游标卡尺测量显现后样品的厚度，根据显现进行的实际次数计算每次显现平均消耗的样品厚度。

3 结果与讨论

3.1 硝酸、醋酸混合溶液显现结果

利用硝酸、醋酸混合溶液显现铁质摩托车发动机中缸潜在冲压字迹的部分结果如图1所示。

图1 1:1.5硝酸、醋酸混合溶液显现结果

利用1:1.5的硝酸、醋酸混合溶液显现时，显现速度比较慢，10次显现的统计结果表明，平均每次显现用时约6分钟，消耗试剂6滴，每次显现消耗客体厚度约0.01mm。改变硝酸和醋酸的比例(1:2或1:3)对显现结果无明显改善。

3.2 硝酸、氢氟酸混合溶液显现结果

利用硝酸、氢氟酸混合溶液显现的部分结果如图2所示。

图2 1:1.5硝酸、氢氟酸混合溶液显现结果

利用1:1.5的硝酸和氢氟酸混合溶液显现时，显现速度很快，10次显现的统计结果表明，平均每次显现用时约1分钟，消耗试剂1～2滴，每次显现消耗客体厚度约0.018mm。

3.3 硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现结果

利用1:1:0.5和1:1.25:0.25的硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现的部分结果如图3和图4所示。

利用1:1:0.5的硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现时，显现速度较快，10次显现的统计结果表明，平均每次显现用时约2分钟，消耗试剂2～3滴，每次显现消耗客体厚度约0.008mm；利用1:1.25:0.25的硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现时，显现速度也比较快，10次显现的统计结果表明，平均每次显现用时2～3分钟，消耗试剂2～3滴，每次显现消耗客体厚度约0.006mm。

图3 1:1:0.5硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现结果

图4 1:1.25:0.25硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现结果

3.4 关于显现结果的讨论

从上述不同试剂显现过程中所消耗客体的厚度和用时可以看出，利用硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液的显现效果优于硝酸和醋酸以及硝酸和氢氟酸混合溶液。从显现金属表面潜在冲压字迹的实际情况看，只有当被显字迹与基体形成较明显的色差，才能满足人的肉眼分辨的需要。而利用化学腐蚀法显现时，色差的形成主要是被显字迹部位与基体部位经化学腐蚀后，生成物浓度（密度）产生差异，导致对光的反射和折射不同才能使人眼达到辨认。增大被显字迹部位和基体之间反应速度差，可以增加生成物的浓度差，进而减薄显现厚度，有利于潜在冲压字迹被锉磨较深剩余高能量浅层较薄客体的显现。因此，最大限度地增大被显字迹部位和基体之间与显现试剂的反应速度差是化学腐蚀显现技术的关键。

化学腐蚀显现是液体显现试剂与固体金属表面发生氧化还原反应的过程，要达到减薄显现厚度的目的，除依据氧化还原电极电位选择浓度合适的氧化剂外，还应选择能与金属阳离子形成配合物的化学试剂作为辅助试剂，以降低显现过程中游离态金属离子的浓度，进而降低金属离子与金属电对的电极电位，保证显现过程中氧化剂的氧化能力不明显降低。

鉴于显现过程是液体试剂与固体金属表面发生作用，还应考虑显现试剂在金属表面的渗透能力，渗透能力很差的试剂腐蚀金属的深度很浅，特别是在被冲压部位，由于金属密度增大，显现反应仅限于在金属表层发生，被显字迹部位生成物浓度无法快速增加，难以与基体之间形成较明显的色差；而渗透能力很强的试剂腐蚀金属的深度过深，虽然可使被显字迹部位生成物浓度快速增加，但是，由于对基体的腐蚀过快，消耗基体的厚度增加，不利于减薄显现厚度。

本项研究以硝酸作为氧化剂，并在几种显现试剂中保持其浓度一致。由于硝酸的氧化能力随溶液酸度的增大而增强，所以选择以硝酸、醋酸作为显现试剂的基本成份。在硝酸、醋酸混合溶液中加入少量氢氟酸，既增加了显现试剂的配位能力，又增强了试剂在被冲压部位的渗透能力，这是利用硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现效果较好的根本原因。

4 结论

根据化学腐蚀显现金属表面潜在冲压字迹的原理，结合本实验研究过程，在采用单纯的硝酸、醋酸和硝酸、氢氟酸混合试剂显现时，除显现厚度厚的缺点外，还存在被显字迹与基体的色差小，拍照固定困难等不足之处。实验表明：在20℃～25℃的常温下，对铁质金属采用1:1.25:0.25的硝酸、醋酸、氢氟酸混合溶液显现潜在冲压字迹是合适的。

由于温度对化学腐蚀显现金属表面潜在冲压字迹有着重要影响，不同温度下适当调整显现试剂的配方是完全必要的，关于这方面的工作还有待进一步深入研究。

1.陈蕊丽.复现机动车标识号码的检验原理及其方法[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2005，（2）

2.朱平.机动车发动机号及车架号的实用检验方法[J].刑事技术，2006，（5）

3.赵春梅.伪造车辆车驾号码发动机号码识别及检验[J].刑事技术，2007，（4）

4.王豹，唐忠诚.化学腐蚀法在金属冲压字迹检验中的运用[J].刑事技术，2007，（6）

5.宋庆芳，钟东荣，张艳林，等.铝质金属潜在冲压字迹显现温度的影响[J].中国刑警学院学报，2009，（1）

6.宋庆芳，郭茂欢.机动车车体潜在标识符的检验[J].政法学刊，2009，（3）

7.Mohd.Azlan Mohd.Zaili，R.Kuppuswam y，Hafizah Harun.Restoration of engraved marks on steel surfaces by etching technique[J].Forensic Sci Int，2007 Aug 24

注：本文系公安部应用创新计划基金项目，项目编号：2008YYCXGDST082。