氧化鈰刻蝕金剛石表面形貌表征

陳冰威，楊雪峰，朱振東，栗正新

河南工業大學材料科學與工程學院, 鄭州 450000

金剛石具有硬度高、強度大、耐磨損、抗腐蝕、絕緣性好和傳熱系數高等優點，在功能材料、磨具等諸多領域應用廣闊[1?3]。但是由于金剛石太硬且表面光滑，若不對金剛石進行表面處理，很難與其它物相結合，因此，對金剛石進行表面處理對于金剛石的應用十分必要，而刻蝕正是金剛石表面處理中一種極為重要的方式。金剛石表面刻蝕一方面可以改變金剛石表面形貌，另一方面可以增加金剛石與結合劑之間把持力，避免磨粒無效脫落[4]。

金剛石刻蝕一直是金剛石領域的研究熱門。Morofushi等[5]在高溫空氣下用鎳掩膜熱化學腐蝕單晶金剛石，報道了金剛石腐蝕是由碳擴散到鎳中或氧化鎳與碳之間的氧化還原反應引起的。當金剛石在N2氣氛下蝕刻時，記錄到顯著較低的蝕刻速率，突出了氧氣在加速蝕刻速率中的作用。Masatsugu等[6]使用鎳在高溫水蒸氣中進行了熱化學蝕刻，并報道了低折射率金剛石表面蝕刻的各向異性。Enriquez等[7]從原子層面上研究了金剛石（100）面的氧化刻蝕機理。Li等[8]研究了不同溫度下熔融硝酸鹽對于金剛石（100）面的刻蝕情況，并重點解釋了金剛石（100）面刻蝕坑形成的原因。肖長江等[9]利用氧化鐵在650～850 ℃下刻蝕金剛石，并對金剛石刻蝕后表面形貌出現原因進行了解釋。湖南大學萬隆教授課題組[10?12]研究了無氣氛條件下鐵、鈷、鎳對金剛石的刻蝕，認為鐵族元素對于金剛石刻蝕的主要原因是金剛石的石墨化。……