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 立方氧化鋯(ZrO₂)具有高折射率（2.15~2.23）、高硬度（莫氏8.0~8.5）、色散大(0.06)、耐磨損、耐腐蝕等特性,是一種重要的寶石材料。立方氧化鋯曾發(fā)現(xiàn)于天然鋯石的包裹體中,但數(shù)量極少,光澤也不理想。作為人工寶石的立方氧化鋯是典型的人工晶體,它通常含有一定量的氧化釔成分,用來緩沖晶體降溫時結(jié)構(gòu)相變引起的晶體破碎,因此市售立方氧化鋯寶石都是氧化釔摻雜的,也稱釔穩(wěn)定立方氧化鋯。早期立方氧化鋯作為鉆石的替代品曾經(jīng)一度風(fēng)靡,價格昂貴。因為蘇聯(lián)科學(xué)家最早開發(fā)出這種仿鉆石寶石,歷史上也稱其為“俄羅斯鉆石”。

 珠寶市場上的立方氧化鋯是由單斜相的氧化鋯（天然鋯石）轉(zhuǎn)變而成。實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的方法叫冷坩堝法。氧化鋯從單斜相轉(zhuǎn)變?yōu)樵幼罹o密堆積的立方相,其體積變化較大,晶體易裂,所以在晶體生長的配料中必須加入穩(wěn)定劑,常用的穩(wěn)定劑有: Y₂O_3， CaO，MgO，CeO₂等。較大的立方氧化鋯單晶體主要用來仿寶石。

 彩色立方氧化鋯的寶石學(xué)特征

 光　澤　亞金剛光澤；

 火　彩　粉紅色立方氧化鋯的火彩沒有其它顏色的明顯；

 密　度　 5.99～ 6.34 g /cm³；

 硬　度　 8～ 9；

 光　性　除粉紅色立方氧化鋯表現(xiàn)出非均質(zhì)性外,其余的均為均質(zhì)性的；

 多色性　粉紅色立方氧化鋯表現(xiàn)出弱的多色性,多色性為粉紅色-粉紫色；

 紫外熒光　粉紅色立方氧化鋯在長波下有淺黃色熒光,在短波下有弱的黃色熒光；淺黃色立方氧化鋯在長波下有弱的不均勻的紫色、黃色熒光,在短波下有強的不均勻的紫紅色、黃色熒光；其余顏色的立方氧化鋯均無熒光；濾色鏡下　深紫色立方氧化鋯為紅色；粉紅色立方氧化鋯為淺黃色；其余顏色的立方氧化鋯均不變色；內(nèi)含物　粉紅色立方氧化鋯內(nèi)含定向排列的白色彎曲狀物,這些白色物質(zhì)可能是沿某一晶面出溶的氧化鋯。其余顏色的立方氧化鋯在40倍顯微鏡下顯示內(nèi)部潔凈。

 冷坩堝熔殼技術(shù)生產(chǎn)立方氧化鋯

 冷坩堝熔殼法晶體生長設(shè)備主要由熔殼蓋、石英管、冷卻水銅管、高頻線圈(RF)、熔體、晶體、未熔料、水冷卻座幾部分組成。在冷卻座上,焊接上通冷卻水的紫銅管(紫銅管排列成圓杯狀),里邊放入原料ZrO₂粉末等。

 立方氧化鋯的生長過程

 在ZrO₂粉末中按摩爾比9∶1加入穩(wěn)定劑Y₂O₃混合均勻,放入紫銅管圍成的“圓杯”內(nèi),在粉末的上部放入一定量的金屬鋯片或鋯粉,接通高頻發(fā)生器電源,起燃1~ 2 min,原料開始熔化。待原料大部分熔化達(dá)到要求后,改變高頻發(fā)生器反饋關(guān)系,使熔體穩(wěn)定加熱30~ 60min。然后“冷坩堝”以5~ 15mm/h的速度下降,熔體底部因降溫產(chǎn)生過飽和濃度而開始結(jié)晶,直至熔體全部結(jié)晶成晶體。生長完畢后,慢慢降溫退火一段時間,然后停止加熱。冷卻到室溫后,即可取出產(chǎn)品。生長一爐立方氧化鋯的總時間大約為20h,每爐的產(chǎn)量最高可達(dá)120 kg。沒有熔化的原料及殼體料仍可在下次使用。