合成锆石的生产原理

人造锆石是一种硅酸盐矿物，是提炼金属锆的主要矿石。它的英文名字叫立方氧化锆。“CZ”人造锆石简称锆石，广泛存在于酸性火成岩、变质岩等沉积物中。合成锆石的化学性质非常稳定，所以在河流的砾石中也能见到宝石级的锆石。人造锆石有很多种，不同的人造锆石会有不同的颜色，如红色、黄色、橙色、棕色、绿色或无色透明。目前市场上有各种颜色的人造锆石，业内统称为彩色锆石。彩色锆的生产只需要在原有的原料中添加各种着色剂。然而，黑色立方氧化锆的生产是通过在真实条件下将白色锆加热到200℃而获得的，而没有添加着色剂。锆石主要由硅酸锆组成，化学分子式为Zr[SiO4]。除锆外，它还含有铪、稀土元素、铌、钽和钍。锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。在宝石学中，根据锆石中放射性元素对折射率、硬度、密度的影响程度，锆石可分为“高型”、“中型”、“低型”三种。注意，锆石属于四方晶系。也就是说在刻面宝石中可以看到刻面棱的双影线，而现在大部分人造锆石(合成立方氧化锆)是看不到双影线的。

所谓的“合成立方氧化锆”，就是市面上常见的人造锆石，也叫“锆石”，确实是人造产品。但其内部高于钻石，硬度相对较高(钻石为10，CZ(合成锆石)为8.5)，颜色变化多样(合成立方氧化锆可合成变色效果)，不存在天然锆石的可能。CZ的化学式是“氧化锆”，而不是天然锆石的“硅酸锆”。所以使用起来是安全的，没有天然低型锆可能的辐射，但同时也不具备宝石的重要属性，就是保值！

生产方法编辑

先将稳定剂Y203按9: 1的摩尔比加入2rO2的粉末中，混合均匀，放入用铜管围成的“圆杯”中，在粉末上部放上一定量的锆片或锆粉，接通电源，点燃1-2分钟，原料开始熔化。其次，在大部分原料熔化符合要求后，改变高频反馈关系，稳定熔体30-60分钟。然后冷坩埚以5-15 mm/h的速度下降，由于下降产生的过饱和浓度，熔体底部开始结晶。随着“冷坩埚”的不断下降，熔体将全部结晶成晶体。生长完成后，慢慢降温回火一段时间，然后停止加热。最后，待冷却至常温后，即可取出产品，用小锤子轻轻拍打，晶莹剔透、美丽的立方氧化锆晶体便呈现在眼前。

上述操作从粉末熔化到完全熔化需要很短的时间，而晶体生长需要很长时间，生长一炉立方氧化锆的总时间约为20小时。每炉最大产量可达120kg。没有熔化的原料和壳料，下次还可以用。当有色锆生长时，可以在原料中加入相应的着色剂。

冷坩埚熔壳法生长立方氧化锆技术是法国科学家鲁林等人在1969年发明的，但只是探索性研究。1972年，前苏联科学院列别捷夫固体物理研究所的阿列克索·诺夫等人改进了法国的装置，生长出大晶体，并申请了专利。1976后，前苏联将无色立方氧化锆晶体作为钻石的替代品投放市场，引起了世界钻石界的恐慌，被称为“苏联钻石”。随后，其他国家也相继生产了这种宝石，并在国际上流行开来。