金屬腐蝕特征與腐蝕時(shí)間相關(guān)性的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的是一種金屬檢測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種典型水體環(huán)境中金屬腐蝕 特征與腐蝕時(shí)間相關(guān)性的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 刑事現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)經(jīng)常會(huì)提取到金屬類物證，如刀具、鐵桶、汽車外板等等。金屬在 與周圍介質(zhì)接觸中，常發(fā)生化學(xué)的或電化學(xué)的作用，從而引起金屬的破壞，我們把該種現(xiàn)象 稱為金屬誘蝕。在刑事案件中設(shè)案金屬物證在提取時(shí)已出現(xiàn)誘蝕的情況比較常見。很多情 況下，犯罪嫌疑人會(huì)有意把證物扔入水中企圖消滅證據(jù)，W扔入自然水體中最為常見。
[0003] 在一定的溫度和濕度情況下，與金屬誘蝕特征最密切相關(guān)的因素就是時(shí)間。由此 在已知的一定環(huán)境介質(zhì)條件下，金屬的誘蝕特征就可W與時(shí)間建立起相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。通過 分析、鑒定金屬類物證的誘蝕特征（包括誘蝕痕跡、誘層厚度和結(jié)構(gòu)等）來判斷誘蝕時(shí)間， 借此作為判斷物證同一性的依據(jù)之一，就可W實(shí)現(xiàn)通過金屬類物證誘蝕特征分析為案件偵 查工作提供參考和依據(jù)。同時(shí)，時(shí)間的推斷必須建立在已有同類金屬腐蝕試驗(yàn)和對(duì)比分析 的基礎(chǔ)之上，沒有類似的基礎(chǔ)研究，就無法給出可靠或者近似的答案。
[0004] 株式會(huì)社甚原制作所宮坂松甫等人的申請(qǐng)?zhí)枮镃N98102877的發(fā)明專利，采用將 分析對(duì)象用分割面劃分成大量多種類型的相鄰區(qū)域，通過邊界單元分析方法，將結(jié)果作為 相鄰區(qū)域的邊界條件，從而連續(xù)分析區(qū)域中電勢(shì)分布和電流密封分布。該專利僅為一種計(jì) 算機(jī)分析方法，未設(shè)及實(shí)際材料的腐蝕分析。哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）張鵬等人的申請(qǐng)?zhí)?為CN201310442928的發(fā)明專利，通過模擬腐蝕變化規(guī)律，繪制的腐蝕形貌圖形和表面積變 化程度，建立了判定材料腐蝕特征建立了材料腐蝕過程動(dòng)態(tài)形貌特征測(cè)試評(píng)價(jià)方法，但未 能考慮腐蝕層深度、腐蝕形貌特征與時(shí)間的關(guān)系等因素。
[0005]國際上有很多研究金屬腐蝕的機(jī)構(gòu)，其研究大都集中在金屬腐蝕的發(fā)生與防護(hù)， 如大氣腐蝕、生物腐蝕、海水腐蝕、±壤腐蝕等的發(fā)生與提前預(yù)防。但是對(duì)金屬腐蝕速率的 研究并沒有凸現(xiàn)出來，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，腐蝕的時(shí)間是已知的。在刑事科學(xué)領(lǐng)域該方面的研 究也不多見，2013年美國波±頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員，通過掃描電鏡和X射線衍射分析 對(duì)丟棄在水中的槍體進(jìn)行分析，并試圖給出槍支被丟棄在水中的時(shí)間，但其給出的結(jié)論是， 時(shí)間的推斷必須建立在已有同類金屬腐蝕試驗(yàn)和對(duì)比分析的基礎(chǔ)之上，沒有類似的基礎(chǔ)研 究，就無法給出可靠或者近似的答案。綜上所述，對(duì)金屬腐蝕特征及影響因素的研究不僅可 W為案件偵破提供有效的支撐，同時(shí)該研究在國內(nèi)外開展的也很少，對(duì)其進(jìn)行深入研究具 有實(shí)戰(zhàn)價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。
[0006] 目前金屬材料均勻腐蝕程度的主要檢測(cè)評(píng)價(jià)方法有；測(cè)量和計(jì)算腐蝕前后質(zhì)量差 的失重法；檢測(cè)試樣腐蝕前后力學(xué)性能差異的力學(xué)性能檢測(cè)法；測(cè)量腐蝕前后表觀電導(dǎo)率 變化的電性能檢測(cè)法。該些方法雖然靈敏、有效，但是都是均勻程度的評(píng)價(jià)，比如在失重法 中腐蝕面積利用的是試樣腐蝕前的表面積，而當(dāng)試樣腐蝕后，試樣的表面積實(shí)際發(fā)生了變 化，該樣計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際是有偏差的。所W本發(fā)明通過在金相顯微鏡下測(cè)量實(shí)際的腐蝕 面積和腐蝕深度來計(jì)算出表觀腐蝕體積，最終計(jì)算出表觀腐蝕參數(shù)，該個(gè)參數(shù)的引入目的 為了引入真實(shí)反應(yīng)腐蝕發(fā)生體積的物理量，從而可W校正失重法的在計(jì)算過程中失真的地 方，使結(jié)果更接近實(shí)際腐蝕情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種金屬腐蝕特征與腐蝕時(shí)間相關(guān)性 的檢測(cè)方法。
[0008] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] 本發(fā)明包括W下步驟：
[0010] 步驟一：根據(jù)物證金屬的初始形狀，選取最大腐蝕表面，連續(xù)切割成的 試樣10塊。試樣厚度根據(jù)物證材料本身特征進(jìn)行選擇，如其厚度小于5mm，取其原始厚度， 如其厚度大于5mm，取5mm為厚度標(biāo)準(zhǔn)切割試樣。
[0011] 步驟二：在步驟一的基礎(chǔ)上，對(duì)10塊試樣的腐蝕程度進(jìn)行觀察、測(cè)量，選取腐蝕面 積最大的5個(gè)樣品進(jìn)行腐蝕分析。
[0012] 步驟在步驟二的基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)樣品利用金相顯微鏡觀察腐蝕面積及腐蝕深 度采用本發(fā)明的表觀腐蝕體積（V)計(jì)算法來計(jì)算腐蝕前后變化Aml，同時(shí)采用失重法計(jì)算 質(zhì)量損失（Am)。采用特征公式計(jì)算得到每個(gè)樣品的腐蝕特征參數(shù)Sx= (Aml+Am)/2,X 二 1 ~5。
[0013] 步驟四；在步驟S的基礎(chǔ)上，取Sx，X= 1~5,5組腐蝕特征參數(shù)的平均值，得到特 征參數(shù)平均值岳。在實(shí)驗(yàn)樣品充足的情況下，為保證數(shù)據(jù)的可靠性，平行進(jìn)行3組實(shí)驗(yàn)，并 計(jì)算出3組奮的平均值，該個(gè)平均值即為綜合特征參數(shù)訂。
[0014] 步驟五：盡可能選取與物證金屬入水體前同批次原始金屬材料，如選取困難可選 取同屬性和材質(zhì)的金屬材料，切割成的試樣10塊。試樣厚度根據(jù)物證材料本身 特征進(jìn)行選擇，如其厚度小于5mm，取其原始厚度，如其厚度大于5mm，取5mm為厚度標(biāo)準(zhǔn)切 割試樣。
[0015] 步驟六；選取可實(shí)現(xiàn)水溫控制范圍在5°C~40°C之間變化的實(shí)驗(yàn)箱，其根據(jù)是譚 洪衛(wèi)等人發(fā)表在《上海節(jié)能》期刊2007年6期，"黃浦江水溫變化規(guī)律與上海地區(qū)江水源熱 累節(jié)能潛力研究"一文表明，上海地區(qū)一年中水溫的日平均值在6. 4°C~32.rC之間變化。 在打撰物證金屬所在水體采集試驗(yàn)用水，注入該實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)。
[0016] 步驟走：在步驟五、步驟六的基礎(chǔ)上，將10塊數(shù)的物證材料放入實(shí)驗(yàn)箱。根據(jù)物證 需要鑒定的時(shí)間區(qū)段內(nèi)所在水體溫度變化情況，W1天為單位設(shè)置實(shí)驗(yàn)箱水溫，直至實(shí)驗(yàn) 模擬至金屬物證出水當(dāng)天。
[0017] 步驟八：在步驟走的基礎(chǔ)上，取出10塊樣品，重復(fù)采用步驟二、步驟=、步驟四，得 到模擬實(shí)驗(yàn)樣品綜合特征參數(shù)密。
[0018] 步驟九；將步驟四所得的綜合特征參數(shù)^與步驟八所得的綜合特征參數(shù)密進(jìn)行 相減后取絕對(duì)值，得到判定特征值so。
[0019] 步驟十：本發(fā)明采用步驟一到步驟九方法，對(duì)已知腐蝕時(shí)間的25組不同試樣進(jìn)行 了模擬驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其SO的絕對(duì)值均小于0. 005 (g)。由此判據(jù)即得出結(jié)論，當(dāng)SO的絕對(duì)值均 小于0. 005 (g)，則所模擬時(shí)間區(qū)段該種金屬材料與物證材料腐蝕特征為一致，可w做出腐 蝕時(shí)段為同一的認(rèn)證。
[0020] 步驟二中所述的腐蝕分析，分為腐蝕表面金相分析和腐蝕深度分析。腐蝕表面金 相分析是將試樣表面平均分成9各正方形區(qū)域，通過金相觀察并計(jì)算每區(qū)域腐 蝕面積。腐蝕深度分析將每個(gè)區(qū)域宏觀腐蝕最大的地方進(jìn)行橫截面線切割，保留其腐蝕的 橫截面，并環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行樣品固定，在60°C烘干后，用砂紙等打磨拋光后，測(cè)量其截面腐 蝕深度，其值為B1 -B9。
[0021] 步驟S中所述的表觀腐蝕體積V，具體為V=(A1B1+A2B化....A9B9)
[002引其中；An為腐蝕區(qū)域面積，n= 1~9 ;Bn為對(duì)應(yīng)的實(shí)際測(cè)量腐蝕深度，n= 1~ 9 ;Ami=P2V為表觀腐蝕質(zhì)量變化，P2其中誘蝕產(chǎn)物的密度。
[0023] 步驟=中所述的失重法是將取出的試樣根據(jù)腐蝕程度進(jìn)行去離子水超聲或者稀 酸（含5%的鹽酸）超聲來去除誘蝕，烘干后稱量其去除誘蝕產(chǎn)物的重量，其中；m0、ml、 Am、分別是腐蝕前、腐蝕后、腐蝕前后質(zhì)量的變化，Pi、S、h分別是金屬客體密度、有效腐蝕 面積W及平均腐蝕深度。
[0024] 步驟S所述的特征公式為腐蝕特征參數(shù)Sx=(Aml+Am)/2。 技術(shù)效果
[00巧]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果包括：
[0026] 1)可靠性方面；實(shí)驗(yàn)證明在同種腐蝕環(huán)境下，同一金屬客體在相同腐蝕環(huán)境的腐 蝕形貌可能有所差異，但其平均腐蝕深度保持基本一致。本發(fā)明進(jìn)行了 10組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié) 果可靠，通過本發(fā)明可W有效的預(yù)測(cè)腐蝕時(shí)間段。
[0027] 2)實(shí)用性方面；可W通過腐蝕特征分析，為金屬類物證同一認(rèn)證提供科學(xué)、有效 的判據(jù)本發(fā)明應(yīng)用于在犯罪現(xiàn)場(chǎng)取證時(shí)，金屬物證經(jīng)常生腐蝕，根據(jù)腐蝕情況能有效判斷 腐蝕時(shí)間范圍。
【附圖說明】
[002引圖1為實(shí)施例中鐵質(zhì)金屬刀具切割圖；
[0029] 圖2為實(shí)施例中鐵質(zhì)金屬腐蝕表面形貌示意圖；