合成立方氧化鋯

人工合成的立方氧化鋯是一種堅硬、無色及光學上無瑕的結晶。因為其成本低廉，耐用而外觀與鑽石相似，故此在1976年起至今都是最主要的鑽石（金剛石）的代替品。近年開始亦有用性質更為接近鑽石的人工培養碳化矽（Silicon Carbide）與立方氧化鋯競爭代替鑽石。

基本介紹

• 中文名：合成立方氧化鋯
• 外文名：Cubic  Zirconia
• 成本：低廉
• 外觀：與鑽石相似
• 代替：鑽石（金剛石）
• 折射率：2.176
• 相對密度：5.6～6

合成方法

蘇聯發明的“顱坩堝”法至今仍是主要的合成方法。首先以銅管繞成杯狀，銅管內注入冷卻水。在杯內加入少量鋯金屬片，中間加入氧化鋯及安定劑粉末，並加以壓緊。整個設備以無線電頻感應線圈包圍。當感應線圈通電時，鋯金屬因感應產生電流，被加熱至高溫鎔化，並傳熱至內部的氧化鋯將其鎔化。冷卻水使杯中接近表面1-2mm的氧化鋯維持固態。經過數小時加熱後，逐漸減少熱力，無瑕的柱狀晶體開始形成。之後在1,400°C用長時間退火，消除晶體中的應力。經退火後的晶體通常為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
  

改良

近年部份生產商亦有以不同方法改良產品，最常見的是在立方氧化鋯表面以蒸氣凝結加上一層類金剛石碳（diamond-like carbon, DLC）。得出的產品比普通氧化鋯更硬，看起來亦更為似鑽石。另一種方法是在表面上以真空噴上一層金屬氧化物，使其出現暈彩。但是與鍍上類鑽石碳不同，這種加工是可以被磨損的。

與鑽石比較

立方氧化鋯在光學上與鑽石（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，高於鑽石的0.044。因此立方氧化鋯看來比鑽石更為熣燦。
  
• 硬度：立方氧化鋯的摩氏硬度為8.5至9.0，鑽石為10。
  
• 比重：立方氧化鋯比鑽石重1.7倍。但是這特點只能用來分別未鑲嵌的寶石。
  
• 瑕疵：如今生產的立方氧化鋯基本上是內外完美無瑕的。而天然鑽石極少是完全內外無瑕。
  
• 折射率：立方氧化鋯的折射率為2.176，稍低於鑽石的2.417。
  
• 切割：由於折射率不同，立方氧化鋯的切割與鑽石會稍有不同，在放大鏡下小心觀察可以發現。
  
• 顏色：完全無色的鑽石非常罕有，通常鑽石都帶有淺黃色。但立方氧化鋯可以被造成鑽石最高級別，即D級顏色。
  
• 傳熱：立方氧化鋯與鑽石的導熱性為兩個極端。立方氧化鋯是上佳隔熱材料，可被用作噴射引擎隔熱。而鑽石則是最佳導熱體之一，其導熱能力超越銅。只要使用適合的器材，這性質最能分辨兩者。
  
• 鑑別：台面朝下置於黑色線條上，從正上方觀察，如是合成立方氧化鋯則觀察到向兩側暈開的清晰線條，真鑽則不能觀察到清晰的黑線。