立方氧化鋯

基本信息中文名立方氧化鋯外文名Cubic Zirconia別名蘇聯(lián)鉆，方晶鋯石，鋯鉆等用途鉆石的替代品硬度8.5

氧化鋯在1892年首次被發(fā)現(xiàn)以后，一直以為只有天然存在的單斜晶體“鈄鋯石”一種。由于鈄鋯石藏量不多，因此并未有廣泛的應(yīng)用。而且氧化鋯的溶點高達(dá)2,750°C，難以透過溶解結(jié)成單晶體。1930年發(fā)明加入安定劑造成的“安定氧化鋯”，是立方多晶體或正方多晶體，都是屬于多晶體陶瓷。安定氧化鋯主要被用作耐火材料，能抵受高達(dá)2,540°C的高溫及化學(xué)品。之后1937年德國壙物學(xué)家 M. V. Stackelberg 及 K. Chudoba 首次在蛻晶質(zhì)化（metamictization）鈄鋯石中發(fā)現(xiàn)微細(xì)的單晶立方氧化鋯。1960年代，法國科學(xué)家 Y. Roulin 及 R. Collongues 開始研究培養(yǎng)單晶立方氧化鋯。他們使用的方法是將镕解的氧化鋯放在有固體氧化鋯表面的坩堝之內(nèi)，令其結(jié)晶。這種方法稱之為“冷坩堝”法。不過這種方法只能生產(chǎn)很小的單晶體。蘇聯(lián)科學(xué)家 V. V. Osiko之后在莫斯科列別捷夫物理研究所（Lebedev Physical Institute）改良了這一種技術(shù)。他的發(fā)明被稱為“冷坩堝”法，其出產(chǎn)的人工寶石在蘇聯(lián)內(nèi)被稱為“Fianit”。這種發(fā)明在1973年首次披露，并在1976年開始商業(yè)生產(chǎn)。至1980年，以這一方法生產(chǎn)的立方氧化鋯年產(chǎn)量已超過5千萬卡拉（10,000公斤）。2012年9月，有俄羅斯專家對外表示，一座由前蘇聯(lián)政府發(fā)現(xiàn)的超大型工業(yè)鉆石礦正在由政府計劃開發(fā)，據(jù)悉這座巨型鉆石礦儲量超過了全球現(xiàn)有儲量，可供全球持續(xù)開發(fā)3000年。俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院表示，西伯利亞東部的珀匹蓋隕石坑內(nèi)有“數(shù)萬億克拉”的“沖擊鉆”，是良好的工業(yè)鉆石，而不是用來打造珠寶。雖然同為鉆石，但此次披露的超級鉆石礦卻不是我們熟知的珠寶鉆石，而是工業(yè)鉆石，也許普通人并不知道兩者的區(qū)別，但xxx可以確認(rèn)是珠寶市場并不會因為這個發(fā)現(xiàn)而出現(xiàn)重大波動。雖然科學(xué)家宣稱此座鉆石礦的探明與開發(fā)，可能會引起工業(yè)變革，但仍舊處于規(guī)劃階段，后續(xù)將產(chǎn)生何種影響還需要時間來證明。2015年11月25日晚，香港彌敦道天降“鉆石”，導(dǎo)致行人瘋搶。但經(jīng)鑒證后，行內(nèi)人表示該批“鉆石”實為“蘇聯(lián)石”，100港元便買到10多粒，價值便宜，多用以制作首飾。理化性質(zhì)立方氧化鋯與鉆石一樣，都為立方晶體。在正常壓力之下，二氧化鋯的穩(wěn)定晶體為單斜晶體（mono-clinic），因此在合成立方氧化鋯的過程中，需要加入份子量為10至15%的金屬氧化物（通常氧化釔或氧化鈣）作為安定劑。不同的生產(chǎn)方法會加入不同份量的安定劑，故此立方氧化鋯的物理及光學(xué)特質(zhì)會稍為有所不同。立方氧化鋯的密度頗高，比重為5.6至6.0。其硬度達(dá)8.5，雖低于鉆石，但已超過大部份天然寶石。其折射指數(shù)為2.15至2.18，表面有金剛光澤。色散指數(shù)達(dá)0.058至0.066，超過鉆石。立方氧化鋯無解理（Cleavage），斷口為貝殼狀（Conchoidal fracture），屬于易碎。在短波紫外線下呈黃、黃綠螢光，于長波紫外線下螢光不明顯。合成方法蘇聯(lián)發(fā)明的“冷坩堝”法至今仍是主要的合成方法。首先以銅管繞成杯狀，銅管內(nèi)注入冷卻水。在杯內(nèi)加入少量鋯金屬片，中間加入氧化鋯及安定劑粉末，并加以壓緊。整個設(shè)備以無線電頻感應(yīng)線圈包圍。當(dāng)感應(yīng)線圈通電時，鋯金屬因感應(yīng)產(chǎn)生電流，被加熱至高溫镕化，并傳熱至內(nèi)部的氧化鋯將其镕化。冷卻水使杯中接近表面1-2mm的氧化鋯維持固態(tài)。經(jīng)過數(shù)小時加熱后，逐漸減少熱力，無瑕的柱狀晶體開始形成。之后在1,400°C用長時間退火，消除晶體中的應(yīng)力。經(jīng)退火后的晶體通常為5cm長，2.5cm闊，便可以被切割成寶石。若果在原料內(nèi)加入不同的金屬氧化物，可以獲得不同顏色的晶體。例如：鈰：黃、橙、紅鉻：綠釹：紫鉺：粉紅鈦：金棕部分生產(chǎn)商亦有以不同方法改良產(chǎn)品，最常見的是在立方氧化鋯表面以蒸氣凝結(jié)加上一層類金剛石碳（diamond-like carbon, DLC）。得出的產(chǎn)品比普通氧化鋯更硬，看起來亦更為似鉆石。另一種方法是在表面上以真空噴上一層金屬氧化物，使其出現(xiàn)暈彩。但是與鍍上類鉆石碳不同，這種加工是可以被磨損的。鑒定要點自從20世紀(jì)70年代中期制成立方氧化鋯后，立方氧化鋯隨之取代所有的磨制假鉆石的原料，是由于它有著與真鉆石非常相近的性質(zhì)。首先，立方氧化鋯的折光率為2.17，色散0.06，與鉆石很接近，又與鉆石同屬均質(zhì)性。立方氧化鋯的硬度高達(dá)8.5，這使它琢磨成寶石后，可以鑲嵌在首飾上長期佩戴，不會被劃傷磨毛而失去光澤。立方氧化鋯可以制出透明度極佳、完全無色的產(chǎn)品。這樣，將它磨成寶石后，外觀與鉆石非常相似。據(jù)說在剛生產(chǎn)出來的那幾年，用它冒充真鉆石使一些有經(jīng)驗的寶石界人士也上過當(dāng)。立方氧化鋯與鉆石仍有不少差別；首先是硬度，什么物質(zhì)也比不上鉆石，立方氧化鋯也不例外的低于它。此外，立方氧化鋯的比重高達(dá)5.6—6，是鉆石的1.6—1.7倍。有條件用儀器測一下比重，立即可以區(qū)別。 立方氧化鋯的商品代號為CZ，因此，用它磨成的假鉆石 也常叫做“CZ鉆”。CZ鉆由于價格非常低廉，可外觀又極像鉆石，因此獲得 了廣大顧客的歡迎，不僅一般人常戴鑲CZ鉆的首飾，就是擁 有真鉆石首飾的人，平時為了安全，也佩戴鑲CZ鉆的首飾。立方氧化鋯的產(chǎn)量也與日俱增，僅美國的年產(chǎn)量已 超過l0億克拉，即200噸立方氧化鋯造成的“寶石”立方氧化鋯（Cubic Zirconia，簡稱 CZ），亦被稱作“方晶鋯石”、“蘇聯(lián)鉆”或“蘇聯(lián)石”， 是二氧化鋯（Zirconia，ZrO2）晶體的一種。氧化鋯天然存在時大部份為單斜晶體（mono-clinic），主要以礦物“鈄鋯石”（Baddeleyite）存在。以立方單晶體存在的氧化鋯在天然中極為罕有，但現(xiàn)時經(jīng)常以人工方法合成，被廣泛用作鉆石的代替品。因為這種人工合成方法在蘇聯(lián)發(fā)明及最先使用，故此立方氧化鋯亦被稱為“蘇聯(lián)鉆”或“蘇聯(lián)石”。立方氧化鋯有時被稱作“方晶鋯石”，但這名稱并不完全正確；因為鋯石（Zircon）是天然存在寶石的一種，其化學(xué)成份為硅酸鋯（Zirconium Silicate，ZrSiO4），與合成的立方氧化鋯為兩種不相同的物質(zhì)；而且氧化鋯的方晶相其實還分為立方晶（Cubic）及正方晶（Tetragonal）兩種。立方氧化鋯在光學(xué)上與鉆石（金剛石）非常接近，一般人未必能分別兩者。但是在顯微鏡下二者仍然有一定分別：色散：立方氧化鋯的色散為0.060，高于鉆石的0.044。因此立方氧化鋯看來比鉆石更為熣燦。硬度：立方氧化鋯的摩氏硬度為8.5至9.0，鉆石為10。比重：立方氧化鋯比鉆石重1.7倍。但是這特點只能用來分別未鑲嵌的寶石。瑕疵：生產(chǎn)的立方氧化鋯基本上是內(nèi)外完美無瑕的。而天然鉆石極少是完全內(nèi)外無瑕。折射率：立方氧化鋯的折射率為2.176，稍低于鉆石的2.417。切割：由于折射率不同，立方氧化鋯的切割與鉆石會稍有不同，在放大鏡下小心觀察可以發(fā)現(xiàn)。顏色：完全無色的鉆石非常罕有，通常鉆石都帶有淺黃色。但立方氧化鋯可以被造成鉆石最高級別，即D級顏色。傳熱：立方氧化鋯與鉆石的導(dǎo)熱性為兩個極端。立方氧化鋯是上佳隔熱材料，可被用作噴射引擎隔熱。而鉆石則是最佳導(dǎo)熱體之一，其導(dǎo)熱能力超越銅。只要使用適合的器材，這性質(zhì)最能分辨兩者。