單晶金剛石材料的去除方式

1998年malshe等人總結(jié)論述了金剛石加工去除方式，雖然17年過去了但還沒有產(chǎn)生新的去除機理。目前，關(guān)于金剛石去除機理主要有：微破碎、石墨化、氣化、濺射和化學反應。1.微破碎去除

使用最早應用最廣的機械研磨金剛石的去除方式就是金剛石表面材料的微破碎去除。微破碎去除是金剛石試件表面與金剛石磨?；蛘咻^硬的陶瓷拋光盤接觸、擠壓和摩擦，產(chǎn)生壓力和剪切力，使得金剛石的表面材料發(fā)生破壞，進而達到材料去除的目的。圖為機械研磨后的金剛石表面，可以很容易看到沿金剛石表面“軟方向”上形成的劃痕，并且通過右邊的三維圖像可看到明顯的破碎剝離的痕跡。但是這種去除機理往往在被加工的金剛石表面形成微小裂紋等損傷。

2.石墨化去除

石墨和金剛石都是晶態(tài)單質(zhì)碳，僅從元素組成上看是完全一致的，但是石墨的硬度遠小于金剛石的硬度?？此平饎偸姆€(wěn)定性高于石墨，實際上石塑結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)態(tài)而金剛結(jié)構(gòu)處于亞穩(wěn)態(tài)。也就是說在一定條件下，金剛石可以山亞穩(wěn)態(tài)越過能量勢全轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)的石墨。在沒有鐵、鈷、銀等催化劑的存在下，需要將金剛石加熱到1500度才能夠使得金剛石發(fā)生石墨化；在有鐵、鈷、線等催化劑的存在下，只需將金剛石加熱到700°左右。熱化學拋光就是利用高溫催化的條件下，較硬的金剛石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為較軟的石墨結(jié)構(gòu)進而達到材料去除的目的。

3.氣化去除

隨著科技的發(fā)展，高能束技術(shù)逐漸被學者應用于金剛石的加工。激光束便是其中之一，高強度的激光束照射在試件表面使其發(fā)生材料溶解或氣化，進而去除材料。這一方法使得金剛石的加工有了一種新的機理，就是利用高能束在金剛石表面瞬間產(chǎn)生高溫，材料氣化去除。

4.濺射刻蟲

濺射刻燭材料去除機理是利用高能粒子束撞擊金剛石材料表面，破壞碳原子共價鍵，使碳原子從品體屮飛出。離子束拋光金剛石就足利用該機理，由于該方法是原子級的去除，所以一般拋光質(zhì)量非常高，但是效率極低、加工成本較高。

化學反應

化學反應主要利用的是氧化還原反應，將金剛石中的碳氧化產(chǎn)生氣體以達到去除材料地的?；瘜W機械加工方法（化學機械拋光、機械化學拋光、化學輔助拋光和真空等離子化學拋光）就是利用了化學反應的去除機理。利用氧官能團（，加工金剛石的相關(guān)研究也是利用低溫下化學反應達到材料去除的的。離子拋光中的等離子體拋光利用能與碳原子反應的等離子態(tài)的氣體（氧氣或氫氣等）拋光金剛石。

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