כל מה שרצית לדעת על הזירקוניה הקובית

 לגליון הדיגיטלי לחץ כאן

כתבה זו הינה הראשונה בסדרת כתבות שיעסקו בכל הנושאים הקשורים ליהלומים וחיקויים שמקורם איננו מהטבע אלא שיוצרו בתנאי מעבדה על ידי מדענים בעלי שם עולמי, המפעילים מכוני מחקר וייצור המצוידים במיטב הציוד המדעי-טכנולוגי

	גודל מלא
כור ההיתוך (Skull Crucible)

 משחר ההיסטוריה  ניסו להפוך חומרים זולים לחומרים אצילים - מגמה הנמשכת עד עצם היום הזה. עוד בסוף המאה ה-19 הצליחו מדענים רוסים לייצר אבני חן סינתטיות במעבדה באמצעות שימוש ביסודות כימים וזרמים חשמליים. החל במחצית המאה הקודמת אנו מבחינים בחדירה הולכת וגוברת של אבנים הדומות ליהלומים, שפותחו בתנאי מעבדה, החל בזירקוניה הקובית עד למויסאנייט. גולת הכותרת של הניסיון האנושי לייצר תחליפים ליהלומים טבעיים היא ללא ספק ההצלחה שרשמו המדענים בתחילת שנות התשעים של המאה הקודמת, כאשר הצליחו מעבדות המחקר של דה בירס לייצר בראשונה, בדרום אפריקה, יהלום מלאכותי באיכות נוי גבוהה. מאז עד היום שוקדים מדענים בכל רחבי העולם בניסיונות אינטנסיביים, תוך השקעת כספים אדירה, בייצור יהלומים בתנאי מעבדה ובאיכויות (צבע וניקיון) גבוהות.

בימים אלה הצליחו יצרני היהלומים המלאכותים של ה-CVD לפרוץ פריצת דרך עצומה עם ייצורו של יהלום במשקל של קרט אחד, בשונה מיכולתם עד היום ליצור יהלומים מלאכותיים רק בגדלים קטנים.

תחילת השיווק של הזירקוניה הקובית החלה ב-1976. בזכות פיתוח תהליך ייצור מיוחד של כור היתוך מקורר, הפכה הזירקוניה הקובית לחיקוי היהלום הנפוץ והמוצלח ביותר. בכל שנה מיוצרים מיליוני קרט לשימושה של תעשיית אבני החן. תהליכי הייצור הוזילו את מחיר הזירקוניה הקובית, והביאו לתפוצה הגדולה שלה. בטבלת ההשוואה תוכלו לעמוד על הדמיון וההבדלים בין הזירקוניה הקובית ליהלום.

 תהליך הייצור

תהליך הייצור של CZ

	גודל מלא
מבנה מרחבי סכמטי של הזירקוניה הקובית

פותח סופית ב-1973 ברוסיה. הרעיון שמאחורי תהליך הייצור העכשווי של גבישי ה-CZ נולד בעקבות בעיית טמפרטורת ההתכה הגבוהה של אבקת הזירקוניה. כיוון שאין חומר שניתן לייצר ממנו כבשן שיעמוד בטמפרטורת ההתכה הגבוהה, ייצרו כבשן מהחומר עצמו. כאשר מקררים את החומר מבחוץ נוצר 'מיכל' שקליפתו מוצקה ותוכו מומס. באיור 1 אנו יכולים לראות את אצבעות הקירור השומרות על כך שהחלק החיצוני של הממס יישאר מוצק וישמש ככלי קיבול לעצמו.

 החימום מתבצע בעזרת גלי רדיו (בדומה למיקרוגל ביתי, רק בהספק רב יותר) למשך מספר שעות, כדי לקבל אחידות בחומר. אבקת הזירקוניה נמסה, מלבד שכבה חיצונית דקה המקוררת בעזרת 'אצבעות הקירור'. לאחר הפסקת החימום וקירור לטמפרטורת החדר ניתן להוציא את תכולת הכבשן - גבישי ה- CZ גדולים. כיום קיימים כבשנים בקטרים של 40 ס"מ ויותר, המסוגלים להפיק כ-45 ק"ג (227,000 קרט)  של גבישי גלם בהתכה אחת.  לצורך ההתכה משתמשים במאיץ מתכתי.

	גודל מלא
דיאגרמת סולם מוס

כשמתחילים בחימום עובר גביש הזירקוניה מספר מצבים.  ב-1100?C אנו מקבלים מעבר מגביש מונוקליני (חד שיפועי), לטטרגונל (4 פאות),  וב-2000?C אנו מקבלים צורת גביש קובייתית כמו היהלום. ללא תוספת מייצבים יחזור הגביש עם התקררותו לקדמותו (למצב ההתחלי). לכן משתמשים במייצבים, המשאירים את הגביש בצורתו הקובייתית דמוית היהלום. ההרכב הכימי הסופי של גביש ה- CZ הוא כ- 4%    (איטריום תלת חמצני) + 96%    (CZ). לתהליך הייצור יש השפעה גדולה ביותר על איכות גביש ה- CZ. תהליך ייצור פחות קפדני יגרום ליצירת בועיות זהירות של גז בגביש. בהשפעת מעברי חום מתרחבות בועיות אלה וגורמות לשברים זהירים המצטברים ל'ענן', תוך פגיעה משמעותית באיכות האבן. לפיכך, הישרדותה של אבן הזירקוניה (שמירה על צבע וניקיון קבועים) לאורך זמן תלויה באיכות תהליך הייצור, ולכן הזירקוניה הקובית אינה מתאימה לשימוש כאבן בוחן לבדיקת צבע.

רואים מייד

זירקונייה קובית – Cubic Zirconia

	גודל מלא
מבנה מרחבי סכמטי של היהלום

)   (CZאינה יהלום. שני חומרים אלה שונים זה מזה בכימיה שלהם ואף בחלק מתכונותיהם הפיזיקליות. CZ משמש בתעשיית התכשיטים כאחד מתחליפי היהלום. האבן בעלת 'אש' ניכרת לעין (מעבר לזו של היהלום), תופעה הלוכדת את עינו של של היהלומן כבר בעת התבוננות ראשונה בעין בלתי מזויינת. ההתאמה בין משקל האבן לגודלה יגרמו ליהלומן להרים גבה ולהגיד - "משהוא לא בסדר!" הרמת האבן נותנת תחושה שהאבן כבדה מדיי. מדידת האבן וחישוב משקלה, המוערך על פי נוסחת הקירוב, יאששו חששות אלה. בדיקה בהגדלה תגלה חוסר תכלילים וטיב 'צחצוח' נמוך יותר באיכותו (בגלל דרגת הקושי הנמוכה מיהלום). כל אלה יגרמו ליהלומן המתבונן להבין שזהו אינו יהלום.

טבלת השוואה בין זירקוניה קובית ליהלום