俄羅斯鑽石:立方氧化锆-中文百科頻道

簡介

俄羅斯鑽石也稱瑞士鑽，它是人工鑽石的一種，學名叫合成立方氧化锆，英文是Cubic zircon，因為外觀和鑽石相似，所以多用來做仿鑽加工飾品和點綴服裝、箱包等等日用品。

而且最早是由蘇聯人研制而成的，所以它的商業名稱被叫做“蘇聯鑽”。蘇聯解體後被稱為俄羅斯鑽，後來由于在瑞士進行大量工業化的生産和應用，所以又被人稱為瑞士鑽。

理化性質

自從20世紀70年代中期制成立方氧化锆後，立方氧化锆随之取代所有的磨制假鑽石的原料，是由于它有着與真鑽石非常相近的性質。首先，立方氧化锆的折光率為2.17，色散0.06，與鑽石很接近，又與鑽石同屬均質性。立方氧化锆的硬度高達8.5，這使它琢磨成寶石後，可以鑲嵌在首飾上長期佩戴，不會被劃傷磨毛而失去光澤。立方氧化锆可以制出透明度極佳、完全無色的産品。這樣，将它磨成寶石後，外觀與鑽石非常相似。據說在剛生産出來的那幾年，用它冒充真鑽石使一些有經驗的寶石界人士也上過當。

立方氧化锆與鑽石仍有不少差别；首先是硬度，什麼物質也比不上鑽石，立方氧化锆也不例外的低于它。此外，立方氧化锆的比重高達5.6—6，是鑽石的1.6—1.7倍。有條件用儀器測一下比重，立即可以區别。

氧化锆天然存在時大部份為單斜晶體（mono-clinic），主要以礦物“钭锆石”（Baddeleyite）存在。以立方單晶體存在的氧化锆在天然中極為罕有，但現時經常以人工方法合成，被廣泛用作鑽石的代替品。

因為這種人工合成方法在蘇聯發明及最先使用，故此立方氧化锆亦被稱為“蘇聯鑽”或“蘇聯石”。立方氧化锆有時被稱作“方晶锆石”，但這名稱并不完全正确；因為锆石（Zircon）是天然存在寶石的一種，其化學成份為矽酸锆（Zirconium Silicate，ZrSiO4），與合成的立方氧化锆為兩種不相同的物質；而且氧化锆的方晶相其實還分為立方晶（Cubic）及正方晶（Tetragonal）兩種。

特質

立方氧化锆與鑽石一樣，都為立方晶體。在正常壓力之下，二氧化锆的穩定晶體為單斜晶體（mono-clinic），因此在合成立方氧化锆的過程中，需要加入份子量為10至15%的金屬氧化物（通常氧化钇或氧化鈣）作為安定劑。不同的生産方法會加入不同份量的安定劑，故此立方氧化锆的物理及光學特質會稍為有所不同。

立方氧化锆的密度頗高，比重為5.6至6.0。其硬度達8.5，雖低于鑽石，但已超過大部份天然寶石。其折射指數為2.15至2.18，表面有金剛光澤。色散指數達0.058至0.066，超過鑽石。立方氧化锆無解理（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。

曆史

氧化锆在1892年首次被發現以後，一直以為隻有天然存在的單斜晶體“钭锆石”一種。由于钭锆石藏量不多，因此并未有廣泛的應用。而且氧化锆的溶點高達2,750°C，難以透過溶解結成單晶體。1930年發明加入安定劑造成的“安定氧化锆”，是立方多晶體或正方多晶體，都是屬于多晶體陶瓷。安定氧化锆主要被用作耐火材料，能抵受高達2,540°C的高溫及化學品。之後1937年德國圹物學家M.V.Stackelberg及K.Chudoba首次在蛻晶質化（metamictization）钭锆石中發現微細的單晶立方氧化锆。1960年代，法國科學家Y.Roulin及R.Collongues開始研究培養單晶立方氧化锆。他們使用的方法是将镕解的氧化锆放在有固體氧化锆表面的坩埚之内，令其結晶。這種方法稱之為“冷坩埚”法。不過這種方法隻能生産很小的單晶體。

蘇聯科學V.V.Osiko之後在莫斯科列别捷夫物理研究所（Lebedev Physical Institute）改良了這一種技術。他的發明被稱為“冷坩埚”法，其出産的人工寶石在蘇聯内被稱為“Fianit”。這種發明在1973年首次披露，并在1976年開始商業生産。至1980年，以這一方法生産的立方氧化锆年産量已超過5千萬卡拉（10,000公斤）。

合成方法

蘇聯發明的“冷坩埚”法至今仍是主要的合成方法。首先以銅管繞成杯狀，銅管内注入冷卻水。在杯内加入少量锆金屬片，中間加入氧化锆及安定劑粉末，并加以壓緊。整個設備以無線電頻感應線圈包圍。當感應線圈通電時，锆金屬因感應産生電流，被加熱至高溫镕化，并傳熱至内部的氧化锆将其镕化。冷卻水使杯中接近表面1-2mm的氧化锆維持固态。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。

若果在原料内加入不同的金屬氧化物，可以獲得不同顔色的晶體。例如：

铈：黃、橙、紅

鉻：綠

钕：紫

铒：粉紅

钛：金棕

部分生産商亦有以不同方法改良産品，最常見的是在立方氧化锆表面以蒸氣凝結加上一層類金剛石碳（diamond-like carbon,DLC）。得出的産品比普通氧化锆更硬，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

立方氧化锆在光學上與鑽石（金剛石）非常接近，一般人未必能分别兩者。但是在顯微鏡下二者仍然有一定分别：

色散：立方氧化锆的色散為0.060，高于鑽石的0.044。因此立方氧化锆看來比鑽石更為熣燦。

硬度：立方氧化锆的摩氏硬度為8.5至9.0，鑽石為10。

比重：立方氧化锆比鑽石重1.7倍。但是這特點隻能用來分别未鑲嵌的寶石。

瑕疵：生産的立方氧化锆基本上是内外完美無瑕的。而天然鑽石極少是完全内外無瑕。

折射率：立方氧化锆的折射率為2.176，稍低于鑽石的2.417。

切割：由于折射率不同，立方氧化锆的切割與鑽石會稍有不同，在放大鏡下小心觀察可以發現。

顔色：完全無色的鑽石非常罕有，通常鑽石都帶有淺黃色。但立方氧化锆可以被造成鑽石最高級别，即D級顔色。

傳熱：立方氧化锆與鑽石的導熱性為兩個極端。立方氧化锆是上佳隔熱材料，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。隻要使用适合的器材，這性質最能分辨兩者。

常見仿鑽

現在市面上的高仿鑽石很多，常見的有白水晶、锆石、瑞士鑽、水鑽、俄羅斯鑽（即蘇聯鑽）、莫桑鑽等等。因為天然鑽石價格昂貴，所以大多數的服飾、飾品、箱包或各類裝飾用的鑽石都是采用以上幾種仿鑽來制作。

那麼人們要問了，這麼多品種的仿鑽，那種是最好的，最像鑽石的呢？一般大家買飾品對仿鑽的品質要求最高，因為仿的就是天然真鑽的效果，所以普遍會關心這個問題，并希望選到最好的仿鑽。

區别

這裡簡單扼要的和大家講解一下。

首先水鑽是一個比較籠統的叫法，所有的仿鑽你都可以叫水鑽，有機會去飾品批發市場轉轉，那裡琳琅滿目各式各樣的仿鑽，你随便問哪家用的是什麼鑽，她們的答案就2個字：水鑽。

其次白水晶有的是天然當然也有仿的，但不論天然的還是仿的，其火彩效果都不如瑞士鑽。

锆石有的特指天然锆石-矽酸锆，化學式是ZrSiO4，但現在有瑞士鑽這種人工合成的锆石出現，從而天然锆石會慢慢淡出人們的視線。

俄羅斯鑽，之前叫蘇聯鑽，即合成立方氧化锆（Cubic Zircon），因為它由前蘇聯的科學家研制成功，蘇聯解體後叫法就變成俄羅斯鑽了。

莫桑鑽，莫桑石（碳化矽的一種）也稱為carborundum，大部分莫桑石均為人工合成，天然莫桑石非常稀少，僅出現在隕石坑内，偏綠色或者黑色。由于其人工合成的成本極其昂貴是普通仿鑽的幾十到幾百倍，所以較少應用在普通飾品上，多年來主要用作工業磨料，近年來研究開發在電子領域的應用。它的火彩與鑽石無異，甚至部分鑽石檢測儀器都檢測不出，但由于成本過于昂貴，通常隻會出現在金飾上，顔色都是I色或者更低。

瑞士鑽，其實成分和俄羅斯鑽一樣，都是合成立方氧化锆，隻不過生産工藝以及切割工藝大幅改進出現在瑞士，并且大規模的應用和銷售都是最早出現在瑞士，所以人們現在都習慣了稱它為瑞士鑽，國外叫CZ鑽。但瑞士鑽其實又分為很多級别，簡單的按切工分，較好的A、2A、3A等級别，它的火彩與切工的關系密不可分。這就像天然鑽石的切工分好(GD)、很好(VG)、完美(EX)一樣，天然鑽石切割差的話其火彩一樣不盡人意的。