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鋯,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。因為它是最早由前蘇聯科學家開發出來,所以叫蘇聯鑽,蘇聯解體後被稱為俄羅斯鑽,後來由於在瑞士進行大量工業化的生產和套用,所以又被人稱為瑞士鑽。
理化性質
自從20世紀70年代中期製成立方氧化鋯後,立方氧化鋯隨之取代所有的磨製假鑽石的原料,是由於它有著與真鑽石非常相近的性質。首先,立方氧化鋯的折光率為2.17,色散0.06,與鑽石很接近,又與鑽石同屬均質性。立方氧化鋯的硬度高達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。立方氧化鋯可以制出透明度極佳、完全無色的產品。這樣,將它磨成寶石後,外觀與鑽石非常相似。據說在剛生產出來的那幾年,用它冒充真鑽石使一些有經驗的寶石界人士也上過當。立方氧化鋯與鑽石仍有不少差別;首先是硬度,什麼物質也比不上鑽石,立方氧化鋯也不例外的低於它。此外,立方氧化鋯的比重高達5.6—6,是鑽石的1.6—1.7倍。有條件用儀器測一下比重,立即可以區別。立方氧化鋯的商品代號為CZ,因此,用它磨成的假鑽石也常叫做“CZ鑽”。CZ鑽由於價格非常低廉,可外觀又極像鑽石,因此獲得了廣大顧客的歡迎,不僅一般人常戴鑲CZ鑽的首飾,就是擁有真鑽石首飾的人,平時為了安全,也佩戴鑲CZ鑽的首飾。立方氧化鋯的產量也與日俱增,僅美國的年產量已超過l0億克拉,即200噸立方氧化鋯造成的“寶石”立方氧化鋯(CubicZirconia,簡稱CZ),亦被稱作“方晶鋯石”、“蘇聯鑽”或“蘇聯石”,是二氧化鋯(Zirconia,ZrO2)晶體的一種。氧化鋯天然存在時大部份為單斜晶體(mono-clinic),主要以礦物“鈄鋯石”(Baddeleyite)存在。以立方單晶體存在的氧化鋯在天然中極為罕有,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,故此立方氧化鋯亦被稱為“蘇聯鑽”或“蘇聯石”。立方氧化鋯有時被稱作“方晶鋯石”,但這名稱並不完全正確;因為鋯石(Zircon)是天然存在寶石的一種,其化學成份為矽酸鋯(ZirconiumSilicate,ZrSiO4),與合成的立方氧化鋯為兩種不相同的物質;而且氧化鋯的方晶相其實還分為立方晶(Cubic)及正方晶(Tetragonal)兩種。
特質
立方氧化鋯與鑽石一樣,都為立方晶體。在正常壓力之下,二氧化鋯的穩定晶體為單斜晶體(mono-clinic),因此在合成立方氧化鋯的過程中,需要加入份子量為10至15%的金屬氧化物(通常氧化釔或氧化鈣)作為安定劑。不同的生產方法會加入不同份量的安定劑,故此立方氧化鋯的物理及光學特質會稍為有所不同。立方氧化鋯的密度頗高,比重為5.6至6.0。其硬度達8.5,雖低於鑽石,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。立方氧化鋯無解理(Cleavage),斷口為貝殼狀(Conchoidalfracture),屬於易碎。在短波紫外線下呈黃、黃綠螢光,於長波紫外線下螢光不明顯。
歷史
氧化鋯在1892年首次被發現以後,一直以為只有天然存在的單斜晶體“鈄鋯石”一種。由於鈄鋯石藏量不多,因此並未有廣泛的套用。而且氧化鋯的溶點高達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“安定氧化鋯”,是立方多晶體或正方多晶體,都是屬於多晶體陶瓷。安定氧化鋯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年德國壙物學家M.V.Stackelberg及K.Chudoba首次在蛻晶質化(metamictization)鈄鋯石中發現微細的單晶立方氧化鋯。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鋯。他們使用的方法是將鎔解的氧化鋯放在有固體氧化鋯表面的坩堝之內,令其結晶。這種方法稱之為“冷坩堝”法。不過這種方法只能生產很小的單晶體。蘇聯科學家V.V.Osiko之後在莫斯科列別捷夫物理研究所(LebedevPhysicalInstitute)改良了這一種技術。他的發明被稱為“冷坩堝”法,其出產的人工寶石在蘇聯內被稱為“Fianit”。這種發明在1973年首次披露,並在1976年開始商業生產。至1980年,以這一方法生產的立方氧化鋯年產量已超過5千萬卡拉(10,000公斤)。
合成方法
蘇聯發明的“冷坩堝”法至今仍是主要的合成方法。首先以銅管繞成杯狀,銅管內注入冷卻水。在杯內加入少量鋯金屬片,中間加入氧化鋯及安定劑粉末,並加以壓緊。整個設備以無線電頻感應線圈包圍。當感應線圈通電時,鋯金屬因感應產生電流,被加熱至高溫鎔化,並傳熱至內部的氧化鋯將其鎔化。冷卻水使杯中接近表面1-2mm的氧化鋯維持固態。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。若果在原料內加入不同的金屬氧化物,可以獲得不同顏色的晶體。例如:
鈰:黃、橙、紅
鉻:綠
釹:紫
鉺:粉紅
鈦:金棕
部分生產商亦有以不同方法改良產品,最常見的是在立方氧化鋯表面以蒸氣凝結加上一層類金剛石碳(diamond-likecarbon,DLC)。得出的產品比普通氧化鋯更硬,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
立方氧化鋯在光學上與鑽石(金剛石)非常接近,一般人未必能分別兩者。但是在顯微鏡下二者仍然有一定分別:色散:立方氧化鋯的色散為0.060,高於鑽石的0.044。因此立方氧化鋯看來比鑽石更為熣燦。
硬度:立方氧化鋯的摩氏硬度為8.5至9.0,鑽石為10。
比重:立方氧化鋯比鑽石重1.7倍。但是這特點只能用來分別未鑲嵌的寶石。
瑕疵:生產的立方氧化鋯基本上是內外完美無瑕的。而天然鑽石極少是完全內外無瑕。
折射率:立方氧化鋯的折射率為2.176,稍低於鑽石的2.417。
切割:由於折射率不同,立方氧化鋯的切割與鑽石會稍有不同,在放大鏡下小心觀察可以發現。
顏色:完全無色的鑽石非常罕有,通常鑽石都帶有淺黃色。但立方氧化鋯可以被造成鑽石最高級別,即D級顏色。
傳熱:立方氧化鋯與鑽石的導熱性為兩個極端。立方氧化鋯是上佳隔熱材料,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。只要使用適合的器材,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、鋯石、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採用以上幾種仿鑽來製作。
那么人們要問了,這么多品種的仿鑽,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,並希望選到最好的仿鑽。
區別
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,你隨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。
鋯石有的特指天然鋯石 - 矽酸鋯,化學式是ZrSiO4,但現在有瑞士鑽這種人工合成的鋯石出現,從而天然鋯石會慢慢淡出人們的視線。
俄羅斯鑽,之前叫蘇聯鑽,即合成立方氧化鋯(Cubic Zircon),因為它由前蘇聯的科學家研製成功,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,僅出現在隕石坑內,偏綠色或者黑色。由於其人工合成的成本極其昂貴是普通仿鑽的幾十到幾百倍,所以較少套用在普通飾品上,多年來主要用作工業磨料,近年來研究開發在電子領域的套用。它的火彩與鑽石無異,甚至部分鑽石檢測儀器都檢測不出,但由於成本過於昂貴,通常只會出現在金飾上,顏色都是I色或者更低。
瑞士鑽,其實成分和俄羅斯鑽一樣,都是合成立方氧化鋯,只不過生產工藝以及切割工藝大幅改進出現在瑞士,並且大規模的套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別,簡單的按切工分,較好的A、2A、3A等級別,它的火彩與切工的關係密不可分。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。
優秀高仿鑽
近年來,出現了一種非晶質混合鑽石,就是號稱在瑞士鑽的表面鍍一層人造鑽石膜,質感不錯,甚至顏色上也跟鑽石接近的,所以一般人根本無法辨認真假。但時間久了有鍍膜脫落的擔心。近年來還出現了另一種非鍍膜的高仿鑽石,一種頂級鑽石替代品的產品,其在材質上主要成分是最頂級的優選瑞士鑽,因為非鍍膜工藝,比較環保和耐用,它從選料、設計、切割、打磨等等都是走天然真鑽流程,在淨度、色澤、折射率上有較大改觀,可以更加逼真再現鑽石的璀璨火彩,其品牌主要有YANOR鑽、安特衛普等等。
綜上所述,如果你喜歡仿鑽,又或者怕戴真鑽上班不安全的話,選擇一款做工精良,火彩出眾的仿鑽首飾是一個很好的選擇。
俄羅斯鑽石坑
據每日郵報,科學家在俄羅斯西伯利亞一個3500萬年曆史的小行星隕石坑裡發現上萬億克拉鑽石,硬度是寶石兩倍,全球未來3000年都不愁鑽石供應了。這個聚寶盆20世紀70年代發現,如今才知其價值非凡。雖然同為鑽石,但此次披露的超級鑽石礦卻不是我們熟知的珠寶鑽石,而是工業鑽石,也許普通人並不知道兩者的區別,但唯一可以確認是珠寶市場並不會因為這個發現而出現重大波動。雖然科學家宣稱此座鑽石礦的探明與開發,可能會引起工業變革,但仍舊處於規劃階段,後續將產生何種影響還需要時間來證明。