金刚石的强度、硬度、耐磨性、热导性、化学稳定性等物理化学性能优异,已经广泛应用于机床工具制造领域,但金刚石表面光滑,不利于结合剂对它的把持,往往会存在于结合剂结合不牢固,使其过早脱落等问题,为了解决该问题,可以通过表面刻蚀的方式增加表面粗糙度,提高使用性能。同时由于金刚石还在半导体器件制造、热管理材料等领域有广阔的应用空间,但金刚石难于加工的缺点制约了其优异性质的充分发挥,因此金刚石单晶表面刻蚀技术的研究也有助于促进金刚石在功能材料领域的应用。为此,课题以金刚石单晶为研究对象,采用三氧化二铁、二氧化锰、氧化镍三种过渡金属氧化物作为刻蚀剂,探索出了在无特殊气氛的条件下金刚石单晶表面刻蚀方法,并研究了刻蚀工艺参数对金刚石单晶的影响。主要研究结果如下:(1)三氧化二铁、二氧化锰、氧化镍三种过渡金属氧化物均能对金刚石进行刻蚀,氧化铁刻蚀金刚石的最佳温度为800℃,该温度下刻蚀1小时后,金刚石{100}面的面粗糙度S_a升高至2380 nm,{111}面的面粗糙度S_a升高至1590 nm;二氧化锰刻蚀金刚石的最佳温度为750℃,该温度下刻蚀1小时后,金刚石{100}面的面粗糙度S_a升高至1188nm,{111}面的面粗糙度S_a升高至3771 nm;氧化镍刻蚀金刚石的最佳温度为750℃,该温度下刻蚀1小时后,金刚石{100}面的面粗糙度S_a升高至1775 nm,{111}面的面粗糙度S_a升高至1917 nm。(2)金刚石刻蚀程度会随着温度的升高和保温时间的延长而加重,刻蚀越严重金刚石表面粗糙度越大,单颗粒抗压强度越低;升高刻蚀温度比延长保温时间更能有效对金刚石进行刻蚀。(3)金刚石的刻蚀呈现各向异性,{100}面刻蚀坑呈现四边形或八边形,{111}面刻蚀坑呈三角形,刻蚀坑形状的差异与金刚石中碳原子的排列方式有关,不同刻蚀剂刻蚀行为不同,三氧化二铁刻蚀剂主要刻蚀金刚石的{100}面,二氧化锰刻蚀剂主要刻蚀金刚石的{111}面,氧化镍刻蚀剂刻蚀后金刚石表面会有凸起生成。(4)过渡金属氧化物刻蚀金刚石的过程实质是在过渡金属氧化物的催化作用下金刚石的氧化过程。