Cubic zirconia (CZ) er et syntetisk mineral som fremstilles i stor skala og brukes over hele verden. Mineralet er blitt populært fordi det ligner svært mye på en diamant. Cubic zirconia er vanligvis fargeløst, optisk feilfritt og kan produseres i ulike farger.
Cubic Zirconia er svært sjelden å finne i naturen
Cubic zirconia (CZ) produseres på kunstig vis og er svært sjelden å finne i naturen. Det forveksles av og til med zirkon. Men zirkon er et zirkoniumsilikat (ZrSiO4), mens CZ er en kubisk krystallinsk form av zirkoniumdioksyd (ZrO2).
Egenskaper
Cubix zirconia er svært hardt. Lave kostnader, lang holdbarhet og likheten med en daimant har gjort CZ til en gemmologisk og økonomisk suksess. Ikke siden 1976 er en diamantimitasjon blitt så lovprist for sine egenskaper. Den største utfordreren til CZ er et annet syntetisk materiale som også er utviklet i moderne tid, moissanitt. Cubic zirkonia er krystallografisk isometrisk. Dette er en viktig egenskap for en ”diamant” in spe. Under syntesen ville zirkoniumoksid naturlig utvikle monokline krystaller som er den faste og stabile formen under normale atmosfæriske forhold.
Det er nødvendig med en stabilisator for at det skal dannes kubiske krystaller. Uten en slik stabilisator ville ikke formene forbli stabile ved vanlige temperaturer. Aktuelle stabilisatorer kan være yttrium eller kalsiumoksyd. Hvor mye stabilisator som benyttes er avhengig av de forskjellige produsentene. På denne måten får vi frem mange ulike typer CZ-former både med hensyn til fysiske og optiske egenskaper.
Tyngre enn diamant
CZ har høy densitet med en gravitet på mellom 5,6 og 6,0. Dette er minst 1,6 ganger så mye som hos en naturlig diamant. Hardheten ligger på 8 til 8,5 på Moh’s skala – dette er noe høyere enn på semi-edle stener. Brytningsindeksen er forholdsvis høy, 2,15 til 2,18. Sammenlignet med diamanter som er 2.42. Glansen i mineralet kan til forveksling ligne en naturlig diamant. Spredningen er svært høy, mellom 0,058 til 0,66. Dette er høyere enn hos diamanten som har en tilsvarende spredning på 0,944. CZ har ingen brudd eller spaltninger og har en svakt kurvet fraktur (conchoidal). Fordi mineralet er så hardt, blir det også ansett for å være ganske sprøtt.
Forskning og utvikling
Den naturlige monokliniske formen for zirkoniumoksid i naturen er baddeleyitt. Dette mineralet ble oppdaget i 1892. Det høye smeltepunktet gjør at det er vanskelig å kultivere separate krystaller ( 2 750 grader Celcius). Stabilisering av kubisk zirkoniumoksid ble imidlertid raskt etablert gjennom å utvikle et syntetisk produkt som ble kalt stabilisert zirconia. Det ble tatt i bruk i 1929. Åtte år senere, i 1937, oppdaget to tyske mineraloger naturlige forekomster av cubic zirkonia i mikroskopiske biter i metamict zircon.
Forskerne hadde ingen tro på mineralet, så de ga det ikke et spesifikt navn. Men det finnes altså en motsvarende naturlig form av det syntetiske mineralet.
Skjønnhet og rikdom
En diamant er blant de absolutt mest verdifulle mineralene i verden. Enorme verdier og praktfull skjønnhet har funnet hverandre i perfekt balanse. Til alle tider har diamanten i tillegg hatt stor symbolsk betydning.
Utfordringer med hensyn til utvinning og produksjon, i tillegg til en stadig økt etterspørsel, har inspirert forskere og kommersielle interesser til å komme opp med et rimeligere alternativ. Russiske forskere kom frem til cubic zirconia, en syntetisk diamant som kan konkurrere med den ekte.
Den lille forskjellen
Når vi betrakter en cubic zirconia med vårt blotte øye, er det ikke lett å se forskjellen fra en ekte diamant. Selv eksperter kan ha vanskelig for å oppdage om de har en ekte eller syntetisk diamant fremfor seg. Dette er selvsagt også årsaken til den store populariteten som cubic zirconia har oppnådd over hele verden. For å være sikre på hva som er hva, må det til avansert verktøy og utstyr for å skille CZ fra naturlige diamanter.
En diamant er kjent for sine ekstreme egenskaper når det kommer til til hardhetsgrad. Diamanter er det hardeste naturlige materialet mennesket har oppdaget. Derfor er diamanten også svært ettertraktet i industrien, såkalte industrielle diamanter.Diamantens egenskaper som høypålitelig krone i bor som krever ekstrem presisjon og holdbarhet er vel kjent. Det samme gjelder om vi har behov for å skjære i glass.
En diamant er fortsatt det hardeste materialet vi kjenner. På Moh’s skala som går fra 0-10, rangeres diamanten høyest med 10 i hardhet. En cubic zirconia har en tilsvarende hardhetsgrad på mellom 8,5 og 9. Fortsatt ”leder” med andre ord diamanten i denne sammenligningen. En annen forskjell er at diamanten har lettere egenvekt. Cubic zirconia er atskillig tyngre.
Cubic zirconia – en feilfri diamant
I og med at en CZ produseres kunstig, er det enklere å få den feilfri. Det er ikke de naturlige bristene og kuttene som en naturlig diamant kan ha – som krever ekspertmessig sliping for å fremstå uten lyter. Uansett vil en ekte diamant nesten alltid ha noen små skader, feil eller mangler – noe som igjen gjør det lettere å skille den fra en cubic zirconia eller andre syntetiske diamanter.
En fullkommen diamant er helt fargeløs og transparent, men en slik diamant er ekstremt sjelden og vanskelig å finne. Og desto mer verdifull selvsagt. For et utrent øye kan derfor en cubic zirconia synes å være det perfekte eksemplaret av en ekte diamant, og faren for å bli lurt er stor.
Den ekte diamanten har også mye høyere glans enn en cubic zirconia. I tillegg er diamanten en langt bedre varmeleder enn dobbeltgjengeren. Derfor er den også bedre egnet i lasere. CZ blir ansett å være en isolator. Den har følgelig mindre evne til å lede varme. Dette er ikke noe det går an å finne ut av uten å bruke avanserte vitenskapelige metoder.
Behovet for en syntetisk diamant i industrien
Bakgrunnen for å forske på et syntetisk materiale som erstatning for diamant, var i første rekke de enorme kostnadene som ekte diamanter medførte når de var nødvendige i industriell virksomhet. Diamantens egenskaper er ofte helt avgjørende, særlig i fremstillingen av lasere og optiske instrumenter. Det var gjort flere forsøk tidligere på andre typer erstatninger, men ingen av dem tilfredsstilte de høye kravene som disse presisjonsinstrumentene krevde.
Noen av de første forsøkene som ble gjort på å fremstille separate krystaller av cubic zirconia skjedde på 1960-tallet i Frankrike. To av de pionerene som deltok i disse forsøkene var Y. Roulin og R. Collongues. Den metoden de brukte ble kalt for ”Cold Crucible”. Forbindelsen var at det ble brukt vannavkjøling i prosessen. Helt vellykket var ikke disse første forsøkene. Resultatet ble bare svært små krystaller.
Som før nevnt var det russiske forskere som utviklet metoden og ble de første til å kultivere cubic zirconia til større perfeksjon. Den syntetiske diamanten de klarte å fremstille, kalte de FIAN etter navnet på det instituttet de tilhørte. Navnet ble imidlertid ikke brukt andre steder enn i Russland.
Gjennombrudd og masseproduksjon
Gjennombruddet kom i 1973. Kommersiell produksjon startet opp tre år senere. I 1977 ble cubic zirconia masseprodusert og markedsført på verdens diamantmarked. Allerede før 1980 oppnådde denne versjonen av en syntetisk diamant en produksjon på 10 tonn (50 millioner karat).
Profesjonelle smykkedesignere benytter ofte CZ når de lager sine smykker. Blant annet fordi det er mulig å benytte flere farger i tillegg til at materialet er rimeligere i innkjøp enn en ekte diamant. Når det heller ikke er så lett å se forskjell, er det naturlig at mange kunder som ikke har råd til å kjøpe den ekte utgaven, kan få like stor glede av en cubic zirconia.
Oppsummering
Som oppsummering kan vi konkludere med at det er enklere å lage en fullkommen ”diamant” av en cubic zirconia enn å finne et perfekt eksemplar i naturen. En ekte diamant er vanskeligere å finne. Det blir derfor langt billigere å produsere en CZ. Den er på sin side tyngre enn en diamant, mens diamanten har høyere glans og er en langt bedre varmeleder. En ekte diamant har ofte en litt gulaktig tone, en fullstendig klar og gjennomsiktig diamant er svært sjelden. En cubic zirconia derimot kan fremstilles perfekt klar og transparent.
Prisforskjellen på en ekte diamant og en CZ er en egen historie.