一种快速无损鉴定合成立方氧化锆的方法

2019-03-21TEXT王继尧穆洪运谭书禹李征鹏郝明阳

中国宝玉石 2019年6期

□ TEXT 王继尧穆洪运谭书禹李征鹏郝明阳

（长春黄金研究院有限公司）

近几年，合成立方氧化锆在珠宝首饰市场越来越广泛。合成立方氧化锆强火彩高硬度的物理性质，使其具有与钻石相似的外观。因此，市场上用合成立方氧化锆冒充钻石的现象时有发生。在实验室条件下，用红外光谱很容易区分二者，但是对于很小的配石（直径1mm左右）反射能力很弱，用普通的红外光谱仪无法获得红外谱图，因此给鉴定带来一定难度。近期，实验室接到镶有小配石的足金饰品和配石裸石（直径1mm左右）样品。本文描述这类小配石的快速无损鉴定方法。

图1 测试样品

1 样品和实验方法

1.1 样品

文章共测试三件样品，样品号分别为CZ-1、CZ-2和CZ-3，CZ-1为镶嵌饰品，CZ-2和CZ-3为裸石。三件样品均为客户送检样品。

1.2 实验方法

1.2.1 肉眼观察和放大检查

三个样品均为圆多面型，透明，亚金刚光泽～金刚光泽，强火彩。CZ-1配石镶嵌到金饰品上（图1），配石无色。CZ-2呈无色裸石，大小1mm（图1）。CZ-3为粉红色裸石，大小0.8mm（图1）。放大观察样品内部干净，小面棱多不会聚一点，棱不够笔直。

1.2.2 常规方法检测

受镶嵌形状的影响，样品CZ-1的折射率不可测，样品CZ-2、CZ-3折射率＞1.79。受大小和形状的影响，三件样品的光性特征、多色性、密度和红外光谱均不可测。

1.2.3 样品硬度测试

用硬度笔测试样品的摩氏硬度，样品的硬度HM=8.5。

1.2.4 X射线光谱分析

利用日本岛津生产的EDX-8000 X-射线荧光光谱仪检测样品。实验条件：电压为50KV，电流为1000mA，SDD检测器，能量分辨率＜159eV，大气氛围检测元素范围Sc～U，准直器直径1mm。本次实验测试样品的主要成分。

2 实验结果和分析

用X-射线荧光光谱仪对样品进行定性-定量分析，测试结果见表1。样品主要成分为Zr，其次为Y，含有少量的P和Hf。在样品的X-射线荧光光谱图中Zr和Y具有明显的Kα和Kβ两个峰（图2）。天然宝石以Zr为主量元素的为锆石。组成锆石（ZrSiO4）的主量元素为Zr、Si、O，本次实验条件Zr和Si可测，O不可测，实验结果中未检测出Si，因此样品不是锆石。生产合成立方氧化锆的主要原料为ZrO2，并加Y2O3做稳定剂，另加多种致色元素[1][2]。常压下纯的氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度5.65g/cm3，高温为四方晶系，密度6.10g/cm3，更高温度下为立方晶系，密度6.27g/cm3[3]，从高温熔体中析出的氧化锆晶体为立方相，逐渐冷却到室温则要经过多次结构相变，即从高温的立方相到四方相，最后转变为单斜相。为了获得室温下稳定的立方氧化锆，需要在配料时添加一定量的稳定剂，加人氧化钇作稳定剂最好，不仅容易获得完整的晶体外形，而且容易剥离出大单晶[4]。本次实验的样品的主要成分为Zr、Y，因此样品均为合成立方氧化锆。

曾有报道过在锆石晶体中发现立方氧化锆包裹体，但至今未发现天然的立方氧化锆晶体[5]。从1976年至今，利用冷干锅技术已经生产出颜色鲜艳、内部纯净、体积大的合成立方氧化锆晶体。合成立方氧化锆颜色和火彩均优于钻石，并且价格低廉，因此成为钻石的替代品大大丰富珠宝市场，满足人们的需求。