Zirconia cubique

Le zirconia cubique (ou le CZ ), la forme cristalline cubique de du bioxyde ( ZrO₂ ) de du zirconium , est un minerai qui est largement synthétisé pour l'usage comme simulant de diamant de . Le matériel synthétisé est dur, optiquement impeccable et habituellement sans couleur, mais peut être fait dans une série de différentes couleurs. Il ne devrait pas être confondu avec le Zircon , qui est un silicate (ZrSiO₄) de de zirconium. Le zirconia cubique est extrêmement rare en nature.

En raison de son coût bas, longévité, et similarité visuelle étroite au diamant , le zirconia cubique synthétique est resté la plupart de gemologically et simulant économiquement important de diamant depuis le 1976 . Sa concurrence principale comme pierre gemme synthétique est le matériel plus récemment cultivé, le moissanite synthétique .

Aspects techniques

Car son nom impliquerait, le zirconia cubique est le isométrique du crystallographically , et car le diamant est également isométrique, c'est un attribut important d'un simulant potentiel de diamant. Le matériel synthétisé contient un certain pourcentage de la taupe (7-20%) du stabilisateur de d'oxyde en métal . Pendant la synthèse l'oxyde de zirconium formerait autrement les cristaux monocliniques du sa forme stable dans des conditions atmosphériques normales. Le stabilisateur est exigé pour la formation en cristal cubique ; ce peut être typiquement le yttrium ou l'oxyde du calcium , la quantité et stabilisateur utilisés selon les nombreuses recettes de différents fabricants. Par conséquent les propriétés physiques et optiques de la CZ synthétisée varient, toutes les valeurs étant des gammes.

C'est une substance dense, avec une densité entre 5. Le zirconia cubique est relativement dur, à environ 8.5 sur l'échelle de Mohs - près du diamant, mais beaucoup plus dur que la plupart des gemmes normales son indice de réfraction est haute à l'intervalle de 2.18 (BG) et son lustre est subadamantine. Sa dispersion est très haute à 0.066, dépassant cela du diamant (0. Le zirconia cubique n'a aucun fendage et montre une rupture conchoïdale . On le considère fragile.

Sous d'onde courte du de zirconia les luminesces cubiques UV typiquement un jaune, jaune verdâtre ou " ; beige" ;. Sous UV grandes ondes l'effet est considérablement diminué, avec une lueur blanchâtre parfois étant vue. Les pierres colorées peuvent montrer un spectre d'absorption fort et complexe de de la terre rare .

Histoire

Découvert dans le 1892 , le minéral monoclinique jaunâtre Baddeleyite est une forme normale d'oxyde de zirconium. Il a peu d'importance économique en raison de sa rarité.

Le point extrêmement de fusion élevée de zirconia (2750°C) a posé un obstacle à la croissance monocristalline commandée, car aucun creuset existant ne pourrait la tenir dans son état fondu. Cependant, la stabilisation de l'oxyde de zirconium avait été réalisée dès l'abord, avec le zirconia stabilisé par de produit synthétique présenté en 1930. Bien que cubique, elle était sous forme de polycristallin en céramique du : elle a été servie comme matériel réfractaire du , de haute résistance au produit chimique et au courant ascendant (jusqu'2540°C) à l'attaque.

Sept ans après, les minéralogistes allemands M. Chudoba de du ont découvert le zirconia cubique naturel sous forme de grains microscopiques inclus dans le zircon metamict du . Vraisemblablement un sous-produit du processus de metamictization, les deux scientifiques n'a pas pensé assez l'important minéral pour appeler formellement. La découverte a été confirmée par la diffraction des rayons X , prouvant l'existence de l'les contre-parties normales au produit synthétique.

Comme avec la majorité du diamant développé regarder-alikes, la naissance conceptuelle du zirconia cubique monocristallin a commencé dans les esprits des scientifiques cherchant un nouveau et souple matériel pour l'usage dans les lasers et d'autres applications optiques. Son évolution éclipserait des synthétiques plus tôt, tels que le titanate synthétique de strontium de , le rutile synthétique , le YAG (grenat en aluminium de yttrium ) et le GGG (grenat de gallium de gadolinium ).

Une partie de la première recherche sur la croissance monocristalline commandée du zirconia cubique s'est produite dans le France des années 60, beaucoup de travail fait par Y. Cette technique a impliqué le zirconia fondu étant contenu dans une coquille mince de zirconia encore-plein, de la cristallogénèse du cristal de la fonte : Le processus a été appelé le creuset froid , une allusion de au système du refroidissement par l'eau utilisé. Bien que promettant, ces poursuites ont rapporté seulement de petits cristaux.

Plus tard, les scientifiques soviétiques du sous V. Osiko à l'institut physique de Lebedev de dans le Moscou ont perfectionné la technique, qui a été alors appelée le creuset (une allusion de crâne de à la forme du récipient refroidi à l'eau ou à la forme occasionnelle de cristaux développés). Ils ont appelé le Fianit de bijou, mais le nom n'a pas été employé en dehors de du URSS . Leur percée a été éditée en 1973, et la production commerciale a commencé en 1976. D'ici 1980 productions globales annuelles avait atteint 50 millions de carats (10.

Synthèse

Le creuset Soviétique-perfectionné de crâne est encore utilisé aujourd'hui, avec peu de variation. Les pipes remplies d'eau de l'en cuivre fournissent un échafaudage cupulaire dans lequel la poudre d'alimentation de zirconia est emballée, l'objet entier étant enveloppé avec des enroulements de l'induction de radiofréquence de courant la perpendiculaire dans les pipes de cuivre. Un stabilisateur est mélangé à la poudre d'alimentation, étant typiquement yttria ou oxyde de calcium.

Les bobines d'induction de rf fonctionnent en quelque sorte semblable à l'enroulement primaire dans un transformateur. Le zirconia agit en tant que " ; winding" secondaire ; d'un transformateur qui est en vigueur " ; shorted" ; obtient dehors et ainsi chaud. Cette méthode de chauffage exige l'introduction de petits morceaux de métal de zirconium. Le métal est placé près de l'extérieur de la charge et est fondu par les enroulements de rf et chauffe la poudre environnante de zirconia de l'extérieur vers l'intérieur. Les pipes remplies d'eau de refroidissement embrassant la surface externe maintiennent un " mince ; skin" ; (1-2 millimètres) de l'alimentation unmelted, créant un appareil d'un seul bloc. Après plusieurs heures la chaleur est réduite d'une façon commandée et progressive, ayant pour résultat la formation des cristaux colomnaires impeccables. Le recuit prolongé à 1400°C est alors effectué pour enlever n'importe quelle contrainte. Les cristaux recuits, qui sont en général 5 cm long par 2.5 cm de large (bien qu'ils peuvent être développés beaucoup plus grands), sont alors coupés en pierres gemmes.

L'addition de certains dopants d'oxyde de métal dans la poudre d'alimentation a comme conséquence une série de couleurs vibrantes. Par exemple :
cérium : jaune, orange, rouge
Chrome : vert
Néodyme : pourpre
Erbium : rose
Titane : brun d'or

Innovations

Ces dernières années les fabricants ont cherché des manières de distinguer leur produit par censément le " ; improving" ; zirconia cubique. CZs de finition de revêtement dans un film du carbone diamantaire (DLC) de ou du diamant amorphe est une telle innovation, un processus using la déposition en phase vapeur . Le matériel en résultant est soi-disant plus dur, plus brillant et plutôt le diamant en général : On pense l'enduit pour éteindre le feu excessif de la CZ, tout en améliorant son indice de réfraction, de ce fait l'apportant davantage en conformité avec le diamant. En plus, en raison du pourcentage élevé du diamant colle dans l'enduit amorphe de diamant, le simulant de finition montrera une signature positive de diamant sous la spectroscopie de Raman de .

Une autre technique d'abord appliquée au quartz et au Topaz a été également adaptée au zirconia cubique : la Vide-pulvérisation extrêmement d'une couche mince d'oxyde de métal (typiquement or ) sur les pierres de finition crée un effet iridescent du . Ce matériel est lancé sur le marché comme " ; mystic" ; par beaucoup de revendeurs. À la différence de DLC, l'effet surréaliste n'est pas permanent, car l'abrasion enlève facilement la couche d'oxyde.

Zirconia cubique contre le diamant

Le zirconia cubique est tellement optiquement près du diamant que seulement un oeil qualifié peut facilement différencier les deux. Il y a quelques dispositifs principaux de zirconia cubique qui distinguent lui du diamant, une certaine chose observable seulement sous le microscope ou une loupe , par exemple :
la dispersion , avec une puissance dispersive plus grande que le diamant (0.044) plus de feu prismatique du de zirconia cubique peut être vue par même un oeil non formé.
La dureté de

, zirconia cubique a des 8.0 sur l'échelle de la dureté du Mohs de contre une estimation de 10 pour des diamants.
la densité , les cristaux cubiques de zirconia sont des poids lourds par rapport aux diamants ; un zirconia cubique pèsera environ 1.7 fois davantage qu'un diamant de taille équivalente.

fêle, production contemporaine de zirconia cubique est pratiquement impeccable, tandis que la plupart des diamants ont une certaine sorte de défaut, que ce soit une plume, un cristal inclus, ou peut-être un reste d'un visage en cristal original (par exemple Trigons .
l'indice de réfraction , zirconia cubique a un indice de réfraction de 2.176, comparé à un diamant 2.
La coupe de

, sous l'inspection minutieuse avec une loupe , les formes de facette de quelques zirconias cubiques semblent différente des diamants.
Couleur de

, ou plus avec précision, le manque en : seulement les plus rares des diamants sont vraiment sans couleur, les la plupart qui ont une teinte de jaune ou de brun dans une certaine mesure. Par comparaison, le zirconia cubique peut être rendu dans la plupart des cas entièrement sans couleur : équivalent à un " parfait ; D" ; sur l'échelle de évaluation de la couleur du diamant de .
La conductivité thermique de

, des zirconias cubiques sont les isolateurs thermiques tandis que les diamants sont parmi les conducteurs thermiques du le plus efficace, dépassant le cuivre. Ceci fait faire la différence entre le diamant et le zirconia cubique tout à fait faciles pour ceux avec les instruments droits.

Voir également

Diamant
Simulant de diamant de
Diamant synthétique
Bijoux

Random links: