用手指蘸取少量凡士林油, 在铜金属片表面按压形成潜手印后与直流电源的负极连接作为阴极, 以另一形状适宜的金属铜片作为阳极, 按图1所示组装电解实验电路, 以一定化学组成的溶液作为电解液, 通过调节直流电压控制阴极电流密度, 在不同电流密度条件下电解相同时间, 观察油手印显现效果, 确定电化学法显现油质潜手印的最佳电流密度。

图1

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	图1 电化学反应装置示意图

电沉积过程中, 电解温度对沉积效果有一定影响, 为适应实际操作条件, 选取30℃的温度条件进行试验。电解时间是影响显现效果的另一重要参数, 通过预研发现, 在本研究采用的电解液、温度等条件下, 1min左右的电解时间, 既可以保证在阴极表面电镀上一定量的金属铜, 又不至于使沉积的金属铜过厚影响对手印细节特征的显现效果, 因此, 本研究采用的电解时间为1min。

以硫酸铜为主盐, 配制酸性电解液, 控制反应温度为30℃, 分别在0.5 A/dm²、1.0 A/dm²、1.5 A/dm²的电流密度条件电解1min, 图2为不同电流密度下金属铜表面油质潜手印的电化学显现效果。

图2

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	图2 电流密度对油质潜手印显现效果的影响

由图2可以看出, 当阴极电流密度为0.5 A/dm²时, 由于电解时间段内通过阴极表面的电子数相对较少, 阴极表面沉积附着的金属铜少, 未能使手印纹线与背景形成明显反差, 仅显出油潜手印的轮廓和各别纹线。在1.0 A/dm²的电流密度下, 由于单位时间内在阴极表面放电的铜离子数量增多, 因此相同时间内沉积的金属铜增多, 使手印显现出来, 可清晰识别其中的纹线类型、中心、三角等种类特征和各别纹线的细节特征。进一步加大阴极电流密度至1.5 A/dm²时, 电解后显出的指纹更为清晰, 纹线的沟眼桥棒等细节特征突出明显, 显现效果极佳。但此时手印轮廓的上方金属镀层由于电流密度过大出现鼓泡, 因此不宜继续提高阴极电流, 以防止镀层金属与基体结合不牢, 影响显现效果。

该方法的反应原理是, 在外界直流电的作用下, 电解液中的金属离子会向阴极移动, 并在阴极表面得到电子发生还原反应沉积在金属上。以遗留有油质潜手印的金属铜作为阴极时, 由于铜表面覆盖的油质潜手印物质会影响放电反应的进行, 造成阴极表面的还原反应速度出现差异, 使得沉积在金属铜表面的镀层厚度不均匀而显现出遗留的潜手印。

阴极电流密度对金属铜表面油质潜手印的显现效果影响很大, 随电流密度增大, 显出的手印与基体反差增强, 但电流密度过大会产生基体与镀层结合不好的问题, 因此使用1.0 A/dm²~1.5 A/dm²之间的电流密度是比较适合的。