Кубический цирконий — синтетический аналог алмаза¶

Кубический цирконий (ЦЗ, Cz, кубикон, фианит) — синтетический кристаллический материал на основе диоксида циркония (ZrO₂) в кубической фазе стабилизации, используемый как имитация драгоценных камней, прежде всего алмаза. По внешнему виду, твёрдости и оптическим свойствам приближается к бриллианту, при этом стоит на порядки дешевле. Широко применяется в ювелирном производстве, а также в технике как конструкционный и оптический материал.

¶Свойства и характеристики

Кубический цирконий получают в виде прозрачных или окрашенных кристаллов. Основные физические свойства:

Высокий показатель преломления обеспечивает камню сильный блеск, а дисперсия, превышающая алмазную, — выраженный «огонь» (переливание спектральных цветов). Именно поэтому ювелирные изделия с кубическим цирконием визуально напоминают бриллиантовые, хотя специалист отличает их по более низкому блеску, большему весу и характерным отблескам.

¶История

В 1937 году немецкие минералоги М. В. Швёттер и Р. Рек опубликовали первое описание кристаллов диоксида циркония в кубической фазе. В 1960-е годы в СССР были разработаны методы выращивания крупных монокристаллов ZrO₂ для лазерной техники; в 1968 году на Ленинградском заводе «Леночаг» (позднее — «Ленполимермаш») под руководством учёных Ленинградского политехнического института (группа профессора В. В. Осико) получены первые промышленные кристаллы фианита — так в СССР назвали кубический цирконий по аббревиатуре ФИАН (Физический институт Академии наук, где была разработана технология).

Параллельно в 1976 году технология стабилизированного диоксида циркония для ювелирных целей была разработана в СССР и США. В 1982 году компания Swarovski наладила массовое производство камней под торговой маркой Cubic Zirconia, что сделало материал массовым на мировом рынке.

¶Получение

Основной промышленный метод — плавление в холодной зоне (зональная плавка). Стабилизатор (оксид иттрия, кальция или магния) добавляется в порошок ZrO₂ для закрепления кубической фазы при комнатной температуре, иначе диоксид циркония при охлаждении переходит в моноклинную модификацию и разрушается. Кристалл выращивают в вакууме или инертной атмосфере при температуре около 2700–2900 °C в течение 16–30 часов, получая столбик массой 200–300 граммов, который затем распиливают и огранывают по бриллиантовой или фасетной схеме.

¶Применение

¶Ювелирное дело

Кубический цирконий — самый распространённый заменитель бриллианта в недорогой и средней ценовой категории украшений. Камни выпускаются бесцветными (имитация белого бриллианта), а также окрашенными в жёлтый, розовый, голубой, чёрный и другие цвета с помощью примесей. В ювелирной торговле используются обозначения CZ, Cubic Zirconia, «русский бриллиант», «фабричный бриллиант».

¶Техника

Диоксид циркония в кубической фазе применяется как твёрдое тело для лазерных матриц, в качестве диэлектрических плёнок в микроэлектронике, для изготовления смотровых окон в агрессивных средах. Керамика на основе ZrO₂ (тетрагональная поликристаллическая) используется в стоматологии (керамические вкладки, коронки), в инструментах и бронежилетах.

¶Отличие от подделок

Кубический цирконий не следует путать с:

• фланцем (флёр-де-кварцем) — тонким слоем кварца, нанесённым на дешёвые камни;
• страсом — стеклянной имитацией с фольговой подложкой;
• моассанитом — карбидом кремния, более близким к алмазу по твёрдости (9,25) и показателю преломления (2,65–2,69).

Простая проверка камня в домашних условиях: кубический цирконий из-за большей плотности ощутимо тяжелее алмаза одинакового размера; при проверке теплопроводностью алмаз быстро отводит тепло от кожи, ЦЗ — медленно.

¶Экология и здоровье

Диоксид циркония биологически инертен, не вызывает аллергии, применяется в стоматологических и хирургических имплантатах. Производство кубического циркония энергоёмко из-за высоких температур плавления.

¶Примечания

В 2010-е годы на рынке появились лабораторно выращенные бриллианты, которые по составу идентичны природным и отличаются от кубического циркония; вместе с тем ЦЗ сохраняет позицию самого доступного имитатора бриллианта.

Источники:

• Гуляев А. П. «Искусственные минералы» — М.: Недра, 1988.
• Осик В. В. «Выращивание кристаллов для лазерной техники» — М.: Наука, 1990.
• Ефимов А. И. «Неорганическая химия» — СПб.: Химиздат, 2004.
• Klein C., Hurlbut C. S. «Manual of Mineralogy» — Wiley, 1993.
• Nassau K. «The Physics and Chemistry of Color» — Wiley, 2001.