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合成立方氧化锆

admin 人造钻石 2020年07月04日

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  人工合成的立方氧化锆是一种坚硬、无色及光学上无瑕的结晶。因为其成本低廉,耐用而外观与钻石相似,故此在1976年起至今都是最主要的钻石(金刚石)的代替品。近年开始亦有用性质更为接近钻石的人工培养碳化硅(Silicon Carbide)与立方氧化锆竞争代替钻石。

  苏联发明的“颅坩埚”法至今仍是主要的合成方法。首先以铜管绕成杯状,铜管内注入冷却水。在杯内加入少量锆金属片,中间加入氧化锆及安定剂粉末,并加以压紧。整个设备以无线电频感应线圈包围。当感应线圈通电时,锆金属因感应产生电流,被加热至高温镕化,并传热至内部的氧化锆将其镕化。冷却水使杯中接近表面1-2mm的氧化锆维持固态。经过数小时加热后,逐渐减少热力,无瑕的柱状晶体开始形成。之后在1,400°C用长时间退火,消除晶体中的应力。经退火后的晶体通常为5cm长,2.5cm阔,便可以被切割成宝石。

  近年部份生产商亦有以不同方法改良产品,最常见的是在立方氧化锆表面以蒸气凝结加上一层类金刚石碳(diamond-like carbon, DLC)。得出的产品比普通氧化锆更硬,看起来亦更为似钻石。另一种方法是在表面上以真空喷上一层金属氧化物,使其出现晕彩。但是与镀上类钻石碳不同,这种加工是可以被磨损的。

  立方氧化锆在光学上与钻石(金刚石)非常接近,一般人未必能分别两者。但是在显微镜下二者仍然有一定分别:

  :立方氧化锆的色散为0.060,高于钻石的0.044。因此立方氧化锆看来比钻石更为熣灿。

  :如今生产的立方氧化锆基本上是内外完美无瑕的。而天然钻石极少是完全内外无瑕。

  :由于折射率不同,立方氧化锆的切割与钻石会稍有不同,在放大镜下小心观察可以发现。

  :完全无色的钻石非常罕有,通常钻石都带有浅黄色。但立方氧化锆可以被造成钻石最高级别,即D级颜色。

  :立方氧化锆与钻石的导热性为两个极端。立方氧化锆是上佳隔热材料,可被用作喷射引擎隔热。而钻石则是最佳导热体之一,其导热能力超越铜。只要使用适合的器材,这性质最能分辨两者。

  :台面朝下置于黑色线条上,从正上方观察,如是合成立方氧化锆则观察到向两侧晕开的清晰线条,真钻则不能观察到清晰的黑线。


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