El proceso del crisol de cráneo fue desarrollado en el Instituto de Física Lebedev en Moscú para fabricar zirconia cúbica . [1] Fue inventado para resolver el problema de que el punto de fusión de la zirconia cúbica era demasiado alto incluso para los crisoles de platino .
En esencia, al calentar únicamente el centro de un volumen de zirconio cúbico, el material forma su propio "crisol" a partir de sus capas externas más frías. El término "calavera" se refiere a que estas capas externas forman una coraza que encierra el volumen fundido. El polvo de óxido de zirconio se calienta y luego se deja enfriar gradualmente. El calentamiento se logra mediante inducción por radiofrecuencia utilizando una bobina enrollada alrededor del aparato. El exterior del dispositivo se enfría con agua para evitar que la bobina de radiofrecuencia se derrita y también para enfriar el exterior del óxido de zirconio y así mantener la forma del polvo de zirconio.
Como el óxido de circonio en estado sólido no conduce la electricidad, se coloca un trozo de metal de circonio dentro de la masa de óxido de circonio. A medida que el circonio se derrite, se oxida y se mezcla con el óxido de circonio ahora fundido, un conductor , y se calienta por inducción de radiofrecuencia.
Cuando el óxido de circonio se funde en el interior (pero no por completo, ya que el exterior debe permanecer sólido), la amplitud de la bobina de inducción de RF se reduce gradualmente y se forman cristales a medida que el material se enfría. Normalmente, esto formaría un sistema cristalino monoclínico de óxido de circonio.
Para mantener un sistema cristalino cúbico se añade un estabilizador, óxido de magnesio , óxido de calcio u óxido de itrio , así como cualquier material para dar color al cristal. Después de que la mezcla se enfría, se rompe la capa exterior y el interior de la bola se utiliza para fabricar piedras preciosas .