คิวบิกเซอร์โคเนีย
คิวบิกเซอร์โคเนีย ( CZ ) คือผลึกรูปทรงลูกบาศก์ของเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (ZrO2 วัสดุที่สังเคราะห์ขึ้นนี้แข็งและโดยทั่วไปไม่มีสี แต่สามารถผลิตได้ในหลากหลายสี ไม่ควรสับสนกับเซอร์คอนซึ่งเป็นเซอร์โคเนียมซิลิเกต (ZrSiO4 บางครั้งมีการเรียกผิดว่าคิวบิกเซอร์โคเนียม
เนื่องจากมีราคาถูก ทนทาน และมีลักษณะคล้ายคลึงกับเพชรมาก เพชรสังเคราะห์คิวบิกเซอร์โคเนียจึงยังคงเป็นคู่แข่งที่สำคัญที่สุด ของเพชรทั้งใน ด้านอัญมณีวิทยา และเศรษฐกิจนับตั้งแต่เริ่มการผลิตเชิงพาณิชย์ในปี 1976 คู่แข่งหลักของ เพชรสังเคราะห์ คิวบิกเซอร์โคเนีย คือวัสดุที่เพิ่งได้รับการพัฒนาขึ้นใหม่ นั่นคือมอยซาไนต์สังเคราะห์
ด้านเทคนิค
คิวบิกเซอร์โคเนียมี โครงสร้างผลึก แบบไอ โซ เมตริกซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญของวัสดุเลียนแบบเพชรในระหว่างการสังเคราะห์ เซอร์โคเนียมออกไซด์จะเกิดเป็นผลึกแบบโมโน คลินิกตามธรรมชาติ ซึ่งมีความเสถียรภายใต้สภาวะบรรยากาศปกติ จำเป็นต้องใช้สารทำให้คงตัวเพื่อให้ผลึกแบบคิวบิก (ซึ่งมีโครงสร้างแบบฟลูออไรต์ ) ก่อตัวและคงตัวที่อุณหภูมิปกติ โดยทั่วไปแล้วสารทำให้คงตัวนี้คืออิตเทรียมออกไซด์หรือแคลเซียมออกไซด์ ปริมาณของสารทำให้คงตัวที่ใช้ขึ้นอยู่กับสูตรของผู้ผลิตแต่ละราย ดังนั้น คุณสมบัติทางกายภาพและทางแสงของคิวบิกเซอร์โคเนียที่สังเคราะห์ขึ้นจึงแตกต่างกันไป โดยค่าทั้งหมดเป็นเพียงช่วงค่าเท่านั้น
เป็นสารที่มีความหนาแน่นสูง โดยมีความหนาแน่นระหว่าง 5.6 ถึง 6.0 กรัม/ซม³ซึ่งประมาณ 1.65 เท่าของเพชร คิวบิกเซอร์โคเนียมีความแข็งค่อนข้างสูง อยู่ที่ 8–8.5 บนมาตราโมห์ซึ่งแข็งกว่าอัญมณี ธรรมชาติกึ่งมีค่าส่วนใหญ่ เล็กน้อย[ 1 ]ดัชนีหักเหของมันสูงที่ 2.15–2.18 (เมื่อเทียบกับ 2.42 สำหรับเพชร) และความแวววาว ของมัน คือความแวววาวแบบเพชรการกระจายแสงของมันสูงมากที่ 0.058–0.066 ซึ่งสูงกว่าเพชร (0.044) คิวบิกเซอร์โคเนียไม่มีการแตกแบบ คลีเวจ และแสดงการแตกแบบโค้งมน เนื่องจากมีความแข็งสูง จึงโดยทั่วไปถือว่า เปราะ
ภายใต้ รังสียูวีคลื่นสั้นเพชรสังเคราะห์คิวบิกเซอร์โคเนียโดยทั่วไปจะเรืองแสงสีเหลือง สีเหลืองอมเขียว หรือสีเบจ ภายใต้รังสียูวีคลื่นยาว ผลกระทบจะลดลงอย่างมาก โดยบางครั้งอาจเห็นแสงเรืองสีขาว อัญมณีสีอาจแสดงสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของธาตุหายากที่ ซับซ้อนและเข้มข้น
ประวัติศาสตร์
แร่แบดเดลไลต์โมโนคลินิกสีเหลืองซึ่งค้นพบในปี พ.ศ. 2435 เป็นรูปแบบธรรมชาติของเซอร์โคเนียมออกไซด์[ 2 ]
จุดหลอมเหลวสูงของเซอร์โคเนีย (2750 °C หรือ 4976 °F) ขัดขวางการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวที่ควบคุมได้ อย่างไรก็ตาม การทำให้เสถียรของเซอร์โคเนียมออกไซด์ทรงลูกบาศก์ได้เกิดขึ้นตั้งแต่เนิ่นๆ โดยมีการนำผลิตภัณฑ์สังเคราะห์เซอร์โคเนียที่เสถียรมาใช้ในปี 1929 แม้ว่าจะมีรูปทรงลูกบาศก์ แต่ก็อยู่ในรูปของเซรามิกผลึก หลายเหลี่ยม : มันถูกใช้เป็น วัสดุ ทนไฟทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีและความร้อนสูง (สูงถึง 2540 °C หรือ 4604 °F) [ 3 ]
ในปี พ.ศ. 2480 นักแร่ชาว เยอรมัน MV Stackelberg และ K. Chudoba ค้นพบเซอร์โคเนียลูกบาศก์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของเม็ดเล็กๆ ที่รวมอยู่ใน เซอร์คอน เมตามิต เชื่อกันว่าเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการเมตามิต แต่ทั้งสองนักวิทยาศาสตร์ไม่คิดว่าแร่ชนิดนี้สำคัญพอที่จะตั้งชื่ออย่างเป็นทางการ การค้นพบนี้ได้รับการยืนยันผ่านการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงการมีอยู่ของแร่ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งเป็นคู่ตรงข้ามกับผลิตภัณฑ์สังเคราะห์[ 4 ]
เช่นเดียวกับ วัสดุทดแทนเพชรสังเคราะห์ ส่วนใหญ่แนวคิดในการผลิตคิวบิกเซอร์โคเนียแบบผลึกเดี่ยวเกิดขึ้นในใจของนักวิทยาศาสตร์ที่กำลังมองหาวัสดุใหม่ที่มีความหลากหลายในการใช้งานสำหรับเลเซอร์และงานด้านแสงอื่นๆ ในที่สุดการผลิตก็แซงหน้าวัสดุสังเคราะห์รุ่นก่อนๆ เช่นสตรอนเทียมไททาเนตสังเคราะห์รูไทล์สังเคราะห์YAG ( อิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต) และGGG ( แกโดลิเนียมแกลเลียมการ์เนต)
งานวิจัยยุคแรกๆ เกี่ยวกับการควบคุมการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวของเซอร์โคเนียลูกบาศก์เกิดขึ้นในฝรั่งเศสช่วงทศวรรษ 1960 โดยส่วนใหญ่เป็นผลงานของ Y. Roulin และ R. Collongues เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เซอร์โคเนียหลอมเหลวที่บรรจุอยู่ภายในเปลือกบางๆ ของเซอร์โคเนียที่ยังคงเป็นของแข็ง และผลึกจะเจริญเติบโตจากส่วนที่หลอมเหลว กระบวนการนี้ถูกตั้งชื่อว่า " เบ้าหลอมเย็น"ซึ่งเป็นการอ้างอิงถึงระบบการระบายความร้อนด้วยน้ำที่ใช้ แม้ว่าความพยายามเหล่านี้จะดูมีแนวโน้มที่ดี แต่ก็ให้ผลลัพธ์เป็นผลึกขนาดเล็กเท่านั้น
ต่อมา นักวิทยาศาสตร์ โซเวียตภายใต้การนำของ VV Osiko ใน ห้องปฏิบัติการอุปกรณ์ เลเซอร์ที่สถาบันฟิสิกส์ Lebedevในมอสโก ได้พัฒนาเทคนิคนี้จนสมบูรณ์ ซึ่งต่อมาได้ชื่อว่าเบ้าหลอมรูปกะโหลก (ซึ่งอาจหมายถึงรูปทรงของภาชนะระบายความร้อนด้วยน้ำ หรือรูปทรงของผลึกที่บางครั้งปลูกขึ้น) พวกเขาตั้งชื่ออัญมณีว่าFianitตามชื่อสถาบันFIAN (สถาบันฟิสิกส์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์) แต่ชื่อนี้ไม่ได้ใช้ภายนอกสหภาพโซเวียตในขณะนั้นสถาบันนี้เป็นที่รู้จักในชื่อสถาบันฟิสิกส์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์รัสเซีย[ 5 ]ความก้าวหน้าของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในปี 1973 และเริ่มการผลิตเชิงพาณิชย์ในปี 1976 [ 6 ]ในปี 1977 คิวบิกเซอร์โคเนียเริ่มผลิตในปริมาณมากในตลาดเครื่องประดับโดยบริษัท Ceres Corporation โดยใช้ผลึกที่เสถียรด้วยอิตเทรีย 94% ผู้ผลิตรายใหญ่อื่นๆ ในปี 1993 ได้แก่Taiwan Crystal Company Ltd , Swarovskiและ ICT inc. [ 7 ]ภายในปี 1980 ผลผลิตทั่วโลกต่อปีได้แตะระดับ 60 ล้านกะรัต (12 ตัน) และยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยผลผลิตอยู่ที่ประมาณ 400 ตันต่อปีในปี 1998 [ 7 ]
เนื่องจากคิวบิกเซอร์โคเนียในรูปแบบธรรมชาติหายากมาก คิวบิกเซอร์โคเนียทั้งหมดที่ใช้ในเครื่องประดับจึงเป็นแบบสังเคราะห์ ซึ่งวิธีหนึ่งได้รับการจดสิทธิบัตรโดย Josep F. Wenckus & Co. ในปี 1997 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
สังเคราะห์
วิธีการหลอมกะโหลกที่ได้รับการปรับปรุงโดย Josep F. Wenckus และเพื่อนร่วมงานในปี 1997 ยังคงเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่เป็นเพราะกระบวนการนี้ช่วยให้ ได้อุณหภูมิที่สูงกว่า 3000 °C ไม่มีการสัมผัสระหว่างเบ้าหลอมกับวัสดุ และสามารถเลือกบรรยากาศก๊าซใดก็ได้ ข้อเสียหลักของวิธีนี้คือไม่สามารถคาดการณ์ขนาดของผลึกที่ผลิตได้ และเป็นไปไม่ได้ที่จะควบคุมกระบวนการตกผลึกผ่านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ[ 3 ] [ 11 ]
อุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการนี้ประกอบด้วยเบ้าหลอมรูปถ้วยที่ล้อมรอบด้วยขดลวดทองแดงที่เปิดใช้งานด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RF-activated) และระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ[ 3 ] [ 12 ]
ผงเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ที่ผสมอย่างทั่วถึงกับสารทำให้คงตัว (โดยปกติคือ อิตเทรียมออกไซด์ 10% ) จะถูกป้อนลงในเบ้าหลอมเย็น จากนั้นจะใส่เศษโลหะของเซอร์โคเนียมหรือสารทำให้คงตัวลงไปในส่วนผสมผงในลักษณะกองแน่น เมื่อเปิดเครื่องกำเนิดคลื่นความถี่วิทยุ (RF generator) เศษโลหะจะเริ่มร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกลายเป็นเซอร์โคเนียมากขึ้น ส่งผลให้ผงโดยรอบร้อนขึ้นจากการนำความร้อน เริ่มหลอมเหลว และกลายเป็นตัวนำไฟฟ้า จึงเริ่มร้อนขึ้นผ่านเครื่องกำเนิดคลื่นความถี่วิทยุเช่นกัน กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกว่าผลิตภัณฑ์ทั้งหมดจะหลอมเหลว เนื่องจากระบบระบายความร้อนที่อยู่รอบเบ้าหลอม จะเกิดเปลือกบางๆ ของวัสดุแข็งที่ผ่านการเผาผนึก ซึ่งทำให้เซอร์โคเนียที่หลอมเหลวยังคงอยู่ภายในผงของมันเอง ป้องกันการปนเปื้อนจากเบ้าหลอม และลดการสูญเสียความร้อน ปล่อยให้สารหลอมเหลวอยู่ที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลาหลายชั่วโมงเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเป็นเนื้อเดียวกันและสิ่งเจือปนทั้งหมดระเหยออกไป สุดท้ายนี้ จะค่อยๆ นำเบ้าหลอมทั้งหมดออกจากขดลวด RF เพื่อลดความร้อนและปล่อยให้เย็นลงอย่างช้าๆ (จากด้านล่างขึ้นด้านบน) อัตราที่นำเบ้าหลอมออกจากขดลวด RF จะถูกเลือกตามความเสถียรของการตกผลึกที่กำหนดโดยแผนภาพการเปลี่ยนเฟส ซึ่งจะกระตุ้นให้กระบวนการตกผลึกเริ่มต้นขึ้นและผลึกที่มีประโยชน์จะเริ่มก่อตัวขึ้น เมื่อเบ้าหลอมเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องแล้ว ผลึกที่ได้จะเป็นบล็อกผลึกยาวหลายบล็อก[ 11 ] [ 12 ]
รูปร่างนี้ถูกกำหนดโดยแนวคิดที่เรียกว่าการเสื่อมสภาพของผลึกตาม Tiller ขนาดและเส้นผ่านศูนย์กลางของผลึกที่ได้นั้นเป็นฟังก์ชันของพื้นที่หน้าตัดของเบ้าหลอม ปริมาตรของสารหลอมเหลว และองค์ประกอบของสารหลอมเหลว[ 3 ]เส้นผ่านศูนย์กลางของผลึกได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความเข้มข้นของสารทำให้เสถียร Y O
ความสัมพันธ์ของเฟสในสารละลายของเซอร์โคเนีย
ดังที่เห็นในแผนภาพเฟสเฟสลูกบาศก์จะตกผลึกก่อนเมื่อสารละลายเย็นตัวลง ไม่ว่าความเข้มข้นของ เท่าใดก็ตาม หากความเข้มข้นของ Y2O3 ไม่สูงพอ โครงสร้างลูกบาศก์จะเริ่มแตกตัวเป็นสถานะสี่เหลี่ยมจัตุรัส จากนั้นจะแตกตัวเป็นเฟสโมโนคลินิก หากความเข้มข้นของ Y2O3 ระหว่าง 2.5–5% ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเป็น PSZ (เซอร์ โคผลึกลูกบาศก์แบบโมโนเฟสจะก่อตัวขึ้นจากประมาณ 8–40% ต่ำกว่า 14% ที่อัตราการเติบโตต่ำมักจะทึบแสง ซึ่งบ่งชี้ถึงการแยกเฟสบางส่วนในสารละลายของแข็ง (น่าจะเกิดจากการแพร่กระจายในผลึกที่ยังคงอยู่ในบริเวณอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน) เหนือเกณฑ์นี้ ผลึกมักจะยังคงใสที่อัตราการเติบโตที่เหมาะสมและรักษาสภาพการอบอ่อนที่ดี[ 11 ]
การใช้สารกระตุ้น
เนื่องจากคิวบิกเซอร์โคเนียมีคุณสมบัติไอโซมอร์ฟิก จึงสามารถเติมธาตุต่างๆ ลงไปเพื่อเปลี่ยนสีของผลึกได้ รายชื่อธาตุที่ใช้เติมและสีที่ได้จากการเติมธาตุเหล่านั้นแสดงไว้ด้านล่าง
| สารเจือปน[ 11 ] [ 12 ] | เครื่องหมาย | สี(ต่างๆ) |
|---|---|---|
| ซีเรียม | ซี | เหลือง-ส้ม-แดง |
| โครเมียม | ครี | สีเขียว |
| โคบอลต์ | บริษัท | สีม่วงอ่อน-ม่วง-น้ำเงิน |
| ทองแดง | คู | สีเหลืองอมฟ้า |
| เออร์เบียม | เออร์ | สีชมพู |
| ยูโรเปียม | ยู | สีชมพู |
| เหล็ก | เฟ | สีเหลือง |
| โฮลเมียม | โฮ | แชมเปญ |
| แมงกานีส | มน. | สีน้ำตาลม่วง |
| นีโอไดเมียม | เอ็นดี | สีม่วง |
| นิกเกิล | นี | สีเหลืองน้ำตาล |
| พราเซโอดีเมียม | ปร. | อำพัน |
| ทูเลียม | ทม | สีเหลืองน้ำตาล |
| ไทเทเนียม | ที | สีน้ำตาลทอง |
| วาเนเดียม | วี | สีเขียว |
| ช่วงสี[ 11 ] [ 12 ] | สารเจือปนที่ใช้ |
|---|---|
| เหลือง-ส้ม-แดง | CeO , Ce O |
| สีเหลืองอำพันน้ำตาล | CuO, เฟ O , NiO, Pr O , TiO |
| สีชมพู | เอ้อ O , Eu O , Ho O |
| มะกอกเขียว | Cr O , Tm O , V O |
| สีม่วงอ่อน | Co O , MnO , Nd O |
เพชรสังเคราะห์สีม่วงเจียระไนแบบลายตารางหมากรุก
เพชรสังเคราะห์หลากสี
อัญมณีคิวบิกเซอร์โคเนียสามสี
เพชรสังเคราะห์สีเหลือง
ความบกพร่องในการเจริญเติบโตขั้นต้น
ผลึก YCZ (คิวบิกเซอร์โคเนียที่มีอิตเทรียมเป็นองค์ประกอบ) ส่วนใหญ่มีความใส มีความสมบูรณ์ทางแสงสูง และมีค่าความชันของดัชนีหักเหต่ำกว่า5 × 10 −5 . [ 11 ]อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างบางส่วนมีข้อบกพร่อง โดยข้อบกพร่องที่เด่นชัดและพบได้ทั่วไปมีดังต่อไปนี้
- รอยริ้วการเจริญเติบโต: รอย ริ้วเหล่านี้ตั้งอยู่ตั้งฉากกับทิศทางการเจริญเติบโตของผลึก และเกิดจากความผันผวนของอัตราการเจริญเติบโตของผลึก หรือลักษณะที่ไม่สอดคล้องกันของการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็ง ซึ่งนำไปสู่การกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอ
- สิ่งเจือปนที่ทำให้เกิดการกระเจิงของแสง: เกิดจากสิ่งปนเปื้อนในผลึก (ส่วนใหญ่เป็นตะกอนของซิลิเกตหรืออะลูมิเนตของอิตเทรียม) โดยทั่วไปมีขนาด 0.03–10 ไมโครเมตร
- ความเค้นเชิงกล: โดยทั่วไปเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิสูงในกระบวนการเจริญเติบโตและการเย็นตัว ทำให้ผลึกก่อตัวขึ้นโดยมีแรงเค้นเชิงกลภายในกระทำอยู่ ส่งผลให้ค่าดัชนีหักเหสูงถึง8 × 10 −4แม้ว่าผลกระทบนี้จะลดลงได้ด้วยการอบอ่อนที่อุณหภูมิ 2100 °C ตามด้วยกระบวนการระบายความร้อนที่ช้าพอสมควร
- การเคลื่อนตัวของอะตอม: เช่นเดียวกับความเค้นทางกล การอบอ่อนสามารถลดการเคลื่อนตัวของอะตอมได้อย่างมาก
ใช้เครื่องประดับภายนอก
เนื่องจากคุณสมบัติทางแสง อิตเทรียมคิวบิกเซอร์โคเนีย (YCZ) จึงถูกนำมาใช้สำหรับหน้าต่าง เลนส์ ปริซึม ตัวกรอง และองค์ประกอบเลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเคมี มีการใช้เป็นวัสดุหน้าต่างสำหรับการตรวจสอบของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเนื่องจากความเสถียรทางเคมีและความทนทานเชิงกล YCZ ยังถูกใช้เป็นพื้นผิวสำหรับฟิล์มเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวดในอุตสาหกรรมที่คล้ายคลึงกันอีกด้วย[ 11 ]
คุณสมบัติทางกลของเซอร์โคเนียที่เสถียรบางส่วน (ความแข็งและความต้านทานแรงกระแทกสูง สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ความต้านทานต่อสารเคมีและความร้อนสูง ความต้านทานต่อการสึกหรอสูง) ทำให้สามารถนำไปใช้เป็นวัสดุก่อสร้างที่เฉพาะเจาะจงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมวิศวกรรมชีวภาพ: มีการนำไปใช้ในการผลิตมีดผ่าตัดทางการแพทย์ที่คมกริบและเชื่อถือได้สำหรับแพทย์ ซึ่งเข้ากันได้กับเนื้อเยื่อชีวภาพและมีขอบที่เรียบกว่ามีดที่ทำจากเหล็กมาก[ 11 ]
นวัตกรรม
ผู้ผลิตต่างพยายามหาวิธีสร้างความแตกต่างให้กับผลิตภัณฑ์ของตนโดยการ "ปรับปรุง" คิวบิกเซอร์โคเนีย การเคลือบคิวบิกเซอร์โคเนียสำเร็จรูปด้วยฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชร (DLC) เป็นนวัตกรรมหนึ่ง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้การตกตะกอนไอสารเคมีวัสดุที่ได้นั้นเชื่อกันว่าแข็งกว่า เงางามกว่า และคล้ายเพชรมากขึ้นโดยรวม การเคลือบนี้เชื่อกันว่าจะช่วยลดความแวววาว ที่มากเกินไป ของคิวบิกเซอร์โคเนีย ในขณะเดียวกันก็ช่วยปรับปรุงดัชนีการหักเหของแสง ทำให้ดูเหมือนเพชรมากขึ้น นอกจากนี้ เนื่องจากมีพันธะเพชรในเปอร์เซ็นต์สูงในสารเคลือบเพชรแบบอสัณฐาน วัสดุเลียนแบบเพชรที่ได้จึงแสดงสัญญาณเพชรเชิงบวกในสเปกตรัมรามาน
เทคนิคอีกอย่างหนึ่งซึ่งเดิมใช้กับควอตซ์และโทปาซได้ถูกนำมาปรับใช้กับคิวบิกเซอร์โคเนียด้วยเช่นกัน: เอฟเฟกต์ สีรุ้งที่สร้างขึ้นโดยการพ่นสุญญากาศลงบนหินที่เสร็จแล้วด้วยชั้นโลหะมีค่าบางมาก (โดยทั่วไปคือทองคำ ) หรือออกไซด์ของโลหะ ไนไตรด์ของโลหะ หรือสารเคลือบอื่นๆ[ 13 ] วัสดุนี้วางจำหน่ายในชื่อ "มิสติก" โดยผู้ค้าหลายราย เอฟเฟกต์ สีรุ้ง ที่ทำด้วยสารเคลือบโลหะมีค่าไม่ทนทาน เท่ากับคาร์บอนคล้ายเพชรและสารเคลือบเซรามิกสังเคราะห์แข็งอื่นๆเนื่องจากมีความแข็งต่ำมากและคุณสมบัติการทนต่อการสึกหรอไม่ดีเมื่อเทียบกับพื้นผิวคิวบิกเซอร์โคเนียที่มีความทนทานอย่างมาก
การเปรียบเทียบกับเพชร
คุณสมบัติหลักของคิวบิกเซอร์โคเนียที่ทำให้แตกต่างจากเพชร:
- ความแข็ง: คิวบิกเซอร์โคเนียมีค่าความแข็งประมาณ 8 บนมาตราความแข็งโมห์สในขณะที่เพชรมีค่าความแข็ง 10 [ 1 ]ซึ่งอาจทำให้ขอบเหลี่ยมของคิวบิกเซอร์โคเนียทื่อและโค้งมน ขอบเหลี่ยมของเพชรจะคมกว่ามากเมื่อเทียบกัน นอกจากนี้ เพชรแทบจะไม่แสดงรอยขัดเงา และรอยที่ปรากฏให้เห็นจะมีทิศทางที่แตกต่างกันบนเหลี่ยมที่อยู่ติดกัน ในขณะที่คิวบิกเซอร์โคเนียแสดงรอยในทิศทางเดียวกับการขัดเงาตลอดทั้งชิ้น[ 12 ]
- ความหนาแน่นสัมพัทธ์ หรือความหนาแน่นของคิวบิกเซอร์โคเนียมีค่าประมาณ 1.7 เท่าของเพชร ซึ่งทำให้ผู้เชี่ยวชาญด้านอัญมณีสามารถแยกแยะสารทั้งสองชนิดได้โดยใช้น้ำหนักเพียงอย่างเดียว คุณสมบัตินี้ยังสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น การหย่อนหินลงในของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงและเปรียบเทียบอัตราการจมของหิน: เพชรจะจมลงช้ากว่าคิวบิกเซอร์โคเนีย[ 12 ]
- ดัชนีหักเห : คิวบิกเซอร์โคเนียมีดัชนีหักเห 2.15–2.18 เมื่อเทียบกับเพชรที่มีดัชนีหักเห 2.42 ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาเทคนิคการแช่แบบอื่นเพื่อการระบุ ในวิธีการเหล่านี้ หินที่มีดัชนีหักเหสูงกว่าของเหลวที่ใช้จะมีขอบสีเข้มรอบขอบและขอบเหลี่ยมสีอ่อน ในขณะที่หินที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่าของเหลวจะมีขอบสีอ่อนรอบขอบและรอยต่อเหลี่ยมสีเข้ม[ 12 ]
- ค่าการกระจายแสงสูงมากถึง 0.058–0.066 ซึ่งสูงกว่าค่าการกระจายแสงของเพชรที่ 0.044
- การเจียระไน: พลอยคิวบิกเซอร์โคเนียสามารถเจียระไนได้แตกต่างจากเพชร โดยขอบเหลี่ยมสามารถเจียระไนให้โค้งมนหรือเรียบได้
- สี: มีเพียงเพชรแท้ที่หายากที่สุดเท่านั้นที่ไม่มีสีอย่างแท้จริง ส่วนใหญ่จะมีสีเหลืองหรือน้ำตาลเจือปนอยู่บ้าง คิวบิกเซอร์โคเนียส่วนใหญ่มักไม่มีสีเลย เทียบเท่ากับเกรด "D" ที่สมบูรณ์แบบใน ระดับ สีของเพชรอย่างไรก็ตาม สามารถผลิตคิวบิกเซอร์โคเนียให้มีสีที่ต้องการได้ เช่น สีเกือบไร้สี สีเหลือง สีชมพู สีม่วง สีเขียว และแม้แต่สีผสมหลายสี
- การนำความร้อน: คิวบิกเซอร์โคเนียเป็นฉนวนความร้อน ในขณะที่เพชรเป็นตัวนำความร้อนที่ดี นี่เป็นพื้นฐานสำหรับวิธีการระบุมาตรฐานของ Wenckus ซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม[ 11 ]
ผลกระทบต่อตลาดเพชร
คิวบิกเซอร์โคเนีย ซึ่งเป็นเพชรเทียมและคู่แข่งของอัญมณี สามารถลดความต้องการเพชรจากพื้นที่ขัดแย้งได้และส่งผลกระทบต่อข้อโต้แย้งเกี่ยวกับความหายากและมูลค่าของเพชร[ 14 ] [ 15 ]
ในส่วนของมูลค่า แนวคิดที่ว่าเพชรมีราคาแพงเนื่องจากความหายากและความสวยงามทางสายตาได้ถูกแทนที่ด้วยความหายากเทียม[ 14 ] [ 15 ]ซึ่งเป็นผลมาจากการกำหนดราคาของบริษัท De Beersซึ่งผูกขาดตลาดตั้งแต่ช่วงปี 1870 ถึงต้นปี 2000 [ 14 ] [ 16 ]บริษัทดังกล่าวได้สารภาพผิดต่อข้อกล่าวหาเหล่านี้ในศาลโอไฮโอเมื่อวันที่ 13 กรกฎาคม 2547 [ 16 ]อย่างไรก็ตาม แม้ว่า De Beers จะมีอำนาจในตลาดน้อยลง แต่ราคาเพชรยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากความต้องการในตลาดเกิดใหม่ เช่น อินเดียและจีน[ 14 ]การเกิดขึ้นของอัญมณีเทียม เช่น คิวบิกเซอร์โคเนีย ซึ่งมีคุณสมบัติทางแสงคล้ายกับเพชร อาจเป็นทางเลือกสำหรับผู้ซื้อเครื่องประดับ เนื่องจากราคาที่ต่ำกว่าและประวัติที่ไม่เป็นที่ถกเถียง
ประเด็นที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการผูกขาดคือการเกิดขึ้นของเพชรที่มาจากความขัดแย้งกระบวนการคิมเบอร์ลี (KP) ถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อยับยั้งการค้าเพชรที่ผิดกฎหมายซึ่งใช้เป็นแหล่งทุนสำหรับสงครามกลางเมืองในแองโกลาและเซียร์ราลีโอน [ 17 ] อย่างไรก็ตาม KP ไม่ได้มีประสิทธิภาพในการลดจำนวนเพชรที่มาจากความขัดแย้งที่เข้าสู่ตลาดในยุโรปและอเมริกา คำจำกัดความของ KP ไม่รวมถึงสภาพการใช้แรงงานบังคับหรือการละเมิดสิทธิมนุษย ชน [ 17 ] [ 18 ]การศึกษาในปี 2015 จากโครงการ Enoughแสดงให้เห็นว่ากลุ่มต่างๆ ในสาธารณรัฐแอฟริกากลางได้รับผลประโยชน์ระหว่าง 3 ล้านดอลลาร์สหรัฐถึง 6 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ต่อปีจากเพชรที่มาจากความขัดแย้ง[ 19 ]รายงานของสหประชาชาติแสดงให้เห็นว่ามีการลักลอบนำเพชรที่มาจากความขัดแย้งมูลค่ากว่า 24 ล้านดอลลาร์สหรัฐนับตั้งแต่มีการจัดตั้ง KP [ 20 ]เพชรเทียมกลายเป็นทางเลือกในการคว่ำบาตรการให้ทุนสนับสนุนการปฏิบัติที่ผิดจริยธรรม[ 19 ]คำต่างๆ เช่น "เครื่องประดับที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม" กำหนดให้เครื่องประดับเหล่านี้มีแหล่งกำเนิดที่ปราศจากความขัดแย้งและยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อม[ 21 ]อย่างไรก็ตาม ประเทศที่ทำเหมืองแร่ เช่นสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกมีข้อกังวลว่าการคว่ำบาตรการซื้อเพชรจะทำให้เศรษฐกิจของพวกเขาแย่ลงไปอีก ตามข้อมูลของกระทรวงเหมืองแร่ในคองโก ประชากรร้อยละ 10 พึ่งพารายได้จากเพชร[ 17 ]ดังนั้น คิวบิกเซอร์โคเนียจึงเป็นทางเลือกในระยะสั้นเพื่อลดความขัดแย้ง แต่ทางออกในระยะยาวคือการสร้างระบบที่เข้มงวดมากขึ้นในการระบุแหล่งที่มาของหินเหล่านี้
ดูเพิ่มเติม
- 1 2 "ความแข็งของสารขัดถูตามมาตราโมห์"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 17 ตุลาคม 2552 เรียกดูเมื่อวันที่ 6 มิถุนายน 2552
- ↑ Bayanova, TB (2006). "Baddeleyite: เครื่องมือวัดอายุทางธรณีวิทยาที่น่าสนใจสำหรับการเกิดหินอัคนีอัลคาไลน์และเบสิก" Petrology . 14 (2): 187– 200. Bibcode : 2006Petro..14..187B . doi : 10.1134/S0869591106020032 . S2CID 129079168 .
- 1 2 3 4 Osiko, Vyacheslav V.; Borik, Mikhail A.; Lomonova, Elena E. (2010). "การสังเคราะห์วัสดุทนไฟด้วยเทคนิคการหลอมกะโหลก" Springer Handbook of Crystal Growthหน้า433–477 . doi : 10.1007/978-3-540-74761-1_14 . ISBN 978-3-540-74182-4.
- ↑สแต็คเกลเบิร์ก, เอ็ม. ฟอน; ชูโดบา, เค. (1937) "Dichte und Struktur des Zirkons; II" Zeitschrift für Kristallographie 97 ( 1– 6): 252– 262. ดอย : 10.1524/zkri.1937.97.1.252 . S2CID 202046689 .
- ↑ "คิวบิกเซอร์โคเนีย" . RusGems. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2021 . เรียกดูเมื่อวันที่ 3 เมษายน 2021 .
- ↑เฮสส์, เรย์เนอร์ ดับเบิลยู. (2007). การทำเครื่องประดับตลอดประวัติศาสตร์: สารานุกรม . สำนักพิมพ์กรีนวูด. หน้า72. ISBN 978-0-313-33507-5.
- 1 2 สจ๊วต, แซม ( 2013). "แก้วและอัญมณี"เซอร์โคเนีย เอลเซเวียร์ หน้า91–93 ISBN 978-1-4831-9400-4.
- ↑ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา เลขที่ 4488821 " วิธีการและเครื่องมือในการแยกแยะเพชรเทียมออกจากเพชรแท้อย่างรวดเร็ว" ออกเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม 1984
- ↑ Ciuraru, Ioana (2 กุมภาพันธ์ 2022). "คิวบิกเซอร์โคเนีย VS เซอร์คอน - 6 วิธีแยกแยะความแตกต่าง" .
- ↑ "คลังเซอร์โคนี| gioiellis.com " gioiellis.com 25 เมษายน 2024.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lomonova, EE; Osiko, VV (2003). "การเจริญเติบโตของผลึกเซอร์โคเนียด้วยเทคนิคการหลอมกะโหลก" เทคโนโลยีการเจริญเติบโตของผลึกหน้า461–485 . doi : 10.1002/0470871687.ch21 . ISBN 978-0-471-49059-3.
- 1 2 3 4 5 6 7 Nassau, Kurt (ฤดูใบไม้ผลิ 1981). "คิวบิกเซอร์โคเนีย: ข้อมูลอัปเดต". Gems & Gemology . 17 (1): 9– 19. doi : 10.5741/GEMS.17.1.9 .
- ↑ "อัญมณีที่ได้รับการออกแบบเสริม" บริษัท อะโซติก คูชั่ นเทคโนโลยี อิงค์ 2010 สืบค้นเมื่อ3 พฤศจิกายน 2010
- 1 2 3 4 Dhar, Robin (19 มีนาคม 2013). "เพชรเป็นเรื่องไร้สาระ" . Priceonomics . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 11 เมษายน 2018 . สืบค้นเมื่อ10 พฤษภาคม 2018 .
- 1 2มุลเลอร์, ริชาร์ด (3 กรกฎาคม 2017). "ทำไมคนฉลาดถึงซื้อแหวนหมั้นเพชรสังเคราะห์" . ฟอร์บส์ .
- 1 2โจฮันเนสเบิร์ก; วินด์ฮุก (15 กรกฎาคม 2547) "กลุ่มผูกขาดเพชร" . นิตยสาร The Economist .
- 1 2 3เบเกอร์, อาริน. "เพชรเลือด" . ไทม์ .
- ↑เค., เกร็ก (2 ธันวาคม 2014). "วิธีง่ายๆ ในการหยุดยั้งเพชรเลือด" . บริลเลียนท์ เอิร์ธ .
- 1 2 "ทำไมการค้าเพชรผิดกฎหมายจึง (เกือบ) หมดไปแล้ว แต่ยังไม่ถูกลืม" . SCMP . 21 กุมภาพันธ์ 2017.
- ↑ฟลินน์, แดเนียล (5 พฤศจิกายน 2014). "ทองคำและเพชรเป็นเชื้อเพลิงให้เกิดความขัดแย้งในสาธารณรัฐแอฟริกากลาง: คณะกรรมการของสหประชาชาติ" . รอยเตอร์ .
- ↑ Hoffower, Hillary (21 เมษายน 2018). "แหวนหมั้นมอยซาไนต์ 15 แบบสำหรับเจ้าสาวที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม" . Brides .
อ่านเพิ่มเติม
- นัสเซา, เคิร์ต (1980). อัญมณีที่มนุษย์สร้างขึ้น . บริษัทชิลตันบุ๊ค. ISBN 0-8019-6773-2.