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。立方氧化鋯曾發現於(yu) 天然鋯石的包裹體(ti) 中,但數量極少,光澤也不理想。作為(wei) 人工寶石的立方氧化鋯是典型的人工晶體(ti) ,它通常含有一定量的氧化釔成分,用來緩衝(chong) 晶體(ti) 降溫時結構相變引起的晶體(ti) 破碎,因此市售立方氧化鋯寶石都是氧化釔摻雜的,也稱釔穩定立方氧化鋯。早期立方氧化鋯作為(wei) 鑽石的替代品曾經一度風靡,價(jia) 格昂貴。因為(wei) 蘇聯科學家最早開發出這種仿鑽石寶石,曆史上也稱其為(wei) “俄羅斯鑽石”。

 珠寶市場上的立方氧化鋯是由單斜相的氧化鋯（天然鋯石）轉變而成。實現這一轉變的方法叫冷坩堝法。氧化鋯從(cong) 單斜相轉變為(wei) 原子最緊密堆積的立方相,其體(ti) 積變化較大,晶體(ti) 易裂,所以在晶體(ti) 生長的配料中必須加入穩定劑,常用的穩定劑有: Y₂O_3， CaO，MgO，CeO₂等。較大的立方氧化鋯單晶體(ti) 主要用來仿寶石。

 彩色立方氧化鋯的寶石學特征

 光　澤　亞(ya) 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出非均質性外,其餘(yu) 的均為(wei) 均質性的；

 多色性　粉紅色立方氧化鋯表現出弱的多色性,多色性為(wei) 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；其餘(yu) 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(wei) 紅色；粉紅色立方氧化鋯為(wei) 淺黃色；其餘(yu) 顏色的立方氧化鋯均不變色；內(nei) 含物　粉紅色立方氧化鋯內(nei) 含定向排列的白色彎曲狀物,這些白色物質可能是沿某一晶麵出溶的氧化鋯。其餘(yu) 顏色的立方氧化鋯在40倍顯微鏡下顯示內(nei) 部潔淨。

 冷坩堝熔殼技術生產(chan) 立方氧化鋯

 冷坩堝熔殼法晶體(ti) 生長設備主要由熔殼蓋、必威88官方网站管、冷卻水銅管、高頻線圈(RF)、熔體(ti) 、晶體(ti) 、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),裏邊放入原料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加入穩定劑Y₂O₃混合均勻,放入紫銅管圍成的“圓杯”內(nei) ,在粉末的上部放入一定量的金屬鋯片或鋯粉,接通高頻發生器電源,起燃1~ 2 min,原料開始熔化。待原料大部分熔化達到要求後,改變高頻發生器反饋關(guan) 係,使熔體(ti) 穩定加熱30~ 60min。然後“冷坩堝”以5~ 15mm/h的速度下降,熔體(ti) 底部因降溫產(chan) 生過飽和濃度而開始結晶,直至熔體(ti) 全部結晶成晶體(ti) 。生長完畢後,慢慢降溫退火一段時間,然後停止加熱。冷卻到室溫後,即可取出產(chan) 品。生長一爐立方氧化鋯的總時間大約為(wei) 20h,每爐的產(chan) 量最高可達120 kg。沒有熔化的原料及殼體(ti) 料仍可在下次使用。