一種快速無損鑒定合成立方氧化鋯的方法

□ TEXT 王繼堯 穆洪運(yùn) 譚書禹 李征鵬 郝明陽

（長春黃金研究院有限公司）

近幾年，合成立方氧化鋯在珠寶首飾市場(chǎng)越來越廣泛。合成立方氧化鋯強(qiáng)火彩高硬度的物理性質(zhì)，使其具有與鉆石相似的外觀。因此，市場(chǎng)上用合成立方氧化鋯冒充鉆石的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)室條件下，用紅外光譜很容易區(qū)分二者，但是對(duì)于很小的配石（直徑1mm左右）反射能力很弱，用普通的紅外光譜儀無法獲得紅外譜圖，因此給鑒定帶來一定難度。近期，實(shí)驗(yàn)室接到鑲有小配石的足金飾品和配石裸石（直徑1mm左右）樣品。本文描述這類小配石的快速無損鑒定方法。

圖1 測(cè)試樣品

1 樣品和實(shí)驗(yàn)方法

1.1 樣品

文章共測(cè)試三件樣品，樣品號(hào)分別為CZ-1、CZ-2和CZ-3，CZ-1為鑲嵌飾品，CZ-2和CZ-3為裸石。三件樣品均為客戶送檢樣品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 肉眼觀察和放大檢查

三個(gè)樣品均為圓多面型，透明，亞金剛光澤～金剛光澤，強(qiáng)火彩。CZ-1配石鑲嵌到金飾品上（圖1），配石無色。CZ-2呈無色裸石，大小1mm（圖1）。CZ-3為粉紅色裸石，大小0.8mm（圖1）。放大觀察樣品內(nèi)部干凈，小面棱多不會(huì)聚一點(diǎn)，棱不夠筆直。

1.2.2 常規(guī)方法檢測(cè)

受鑲嵌形狀的影響，樣品CZ-1的折射率不可測(cè)，樣品CZ-2、CZ-3折射率＞1.79。受大小和形狀的影響，三件樣品的光性特征、多色性、密度和紅外光譜均不可測(cè)。

1.2.3 樣品硬度測(cè)試

用硬度筆測(cè)試樣品的摩氏硬度，樣品的硬度HM=8.5。

1.2.4 X射線光譜分析

利用日本島津生產(chǎn)的EDX-8000 X-射線熒光光譜儀檢測(cè)樣品。實(shí)驗(yàn)條件：電壓為50KV，電流為1000mA，SDD檢測(cè)器，能量分辨率＜159eV，大氣氛圍檢測(cè)元素范圍Sc～U，準(zhǔn)直器直徑1mm。本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試樣品的主要成分。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

用X-射線熒光光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行定性-定量分析，測(cè)試結(jié)果見表1。樣品主要成分為Zr，其次為Y，含有少量的P和Hf。在樣品的X-射線熒光光譜圖中Zr和Y具有明顯的Kα和Kβ兩個(gè)峰（圖2）。天然寶石以Zr為主量元素的為鋯石。組成鋯石（ZrSiO4）的主量元素為Zr、Si、O，本次實(shí)驗(yàn)條件Zr和Si可測(cè)，O不可測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中未檢測(cè)出Si，因此樣品不是鋯石。生產(chǎn)合成立方氧化鋯的主要原料為ZrO2，并加Y2O3做穩(wěn)定劑，另加多種致色元素[1][2]。常壓下純的氧化鋯有三種晶型，低溫為單斜晶系，密度5.65g/cm3，高溫為四方晶系，密度6.10g/cm3，更高溫度下為立方晶系，密度6.27g/cm3[3]，從高溫熔體中析出的氧化鋯晶體為立方相，逐漸冷卻到室溫則要經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)相變，即從高溫的立方相到四方相，最后轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕?。為了獲得室溫下穩(wěn)定的立方氧化鋯，需要在配料時(shí)添加一定量的穩(wěn)定劑，加人氧化釔作穩(wěn)定劑最好，不僅容易獲得完整的晶體外形，而且容易剝離出大單晶[4]。本次實(shí)驗(yàn)的樣品的主要成分為Zr、Y，因此樣品均為合成立方氧化鋯。

曾有報(bào)道過在鋯石晶體中發(fā)現(xiàn)立方氧化鋯包裹體，但至今未發(fā)現(xiàn)天然的立方氧化鋯晶體[5]。從1976年至今，利用冷干鍋技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)出顏色鮮艷、內(nèi)部純凈、體積大的合成立方氧化鋯晶體。合成立方氧化鋯顏色和火彩均優(yōu)于鉆石，并且價(jià)格低廉，因此成為鉆石的替代品大大豐富珠寶市場(chǎng)，滿足人們的需求。

表1 X-射線熒光光譜儀檢測(cè)樣品含量表

圖2 樣品的X-射線熒光光譜圖

3 結(jié)論

（1）樣品的具有亞金剛光澤，強(qiáng)火彩，內(nèi)部干凈，切工差，摩氏硬度HM=8.5。

（2）用X-射線熒光光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行成分分析，樣品的主要成為Zr、Y，樣品為合成立方氧化鋯。

（3）對(duì)于體積小珠寶玉石，很多儀器無法檢測(cè)，可以例用X-射線熒光光譜儀進(jìn)行成分分析，為鑒定結(jié)果提供有效依據(jù)。