一，耐火骨料的烧结

耐火填料在浇铸温度下，大部分会维持原有的形态（固态颗粒），但也会生成少量的液态物质，这些液态物质主要是：

1，  氧化亚铁(FeO)以及FeO与SiO₂反应所产生的铁橄榄石。比如：锆英粉在1540度以上会发生分解反应，析出无定形二氧化硅和氧化锆；铬铁矿粉受热分解出氧化亚铁和氧化铬等。氧化亚铁的熔点是1350度，铁橄榄石的熔点是1250度，在一般浇铸温度下均呈液态。

2，  其它氧化物与铝硅酸盐发生反应生成的低熔点物质，在浇铸温度下呈液态存在。

3，  涂料本身存在或添加的低熔点物质，如作为悬浮剂的黏土，矿化剂（助熔剂），其它杂质等。

这些液态物质的产生会导致耐火骨料的烧结。

烧结的定义：在高温下（不高于熔点），耐火骨料固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，粉末体产生颗粒黏结，产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。

烧结过程主要分两种：固相烧结和液相烧结。其中固相烧结过程较缓慢，因为浇注后体系温度下降较快，所以固相烧结可以忽略。液相烧结过程相对较快，铸造过程中耐火骨料的烧结主要是液态烧结。

耐火骨料在不同条件下产生的液态物质数量不同，烧结程度也不同：

1，  不烧结：耐火骨料在浇注温度下几乎没有液态物质生成，不会出现烧结，骨料颗粒间彼此独立，没有形成有效的粘结，涂层不具有足够的机械强度和致密性, 不能抵抗金属液的冲刷, 不能阻止金属渗入，这种情况下形成粘砂的可能性会非常高，还会给铸件造成夹砂、毛刺、结疤、皮下气孔等缺陷。比如，白刚玉粉料的耐火度和化学稳定性很高，在一般的浇注温度下非常稳定，如果不添加其它物质（助熔剂），则很难烧结，涂料的抗粘砂效果反而不佳。

2，  少烧结或轻度烧结：出现少量液相，耐火骨料的颗粒仍然呈颗粒形状。依液体物质来源不同而分为：

• 自烧结：依靠骨料颗粒表层熔化而烧结。比如，像锆英粉这样的耐火材料虽然具有很高的熔点，浇铸温度下仍能保持颗粒状，但其颗粒间空隙被生成的玻璃相填充，使得锆英粉涂料层很致密，有效抵抗金属渗透，这可能是锆英粉涂料具有很好的防粘砂效果的原因之一。

• 助烧结：依靠其它低熔物粘结成陶瓷态，具有高耐火度和低烧结温度的特点。比如，人们常在白刚玉涂料中添加少量低熔点物质，促进刚玉在较低的温度下烧结，获得更好的防粘砂效果。

3，  高度烧结：相当多的耐火骨料被熔化，形成玻璃体，涂料层呈陶瓷态或高粘度的玻璃态, 能抵抗金属液渗透。当骨料的耐火度比较低时常出现这种情况。

二， 烧结造成粘砂的可能性

烧结层本身是否会粘附在铸件表面上而形成化学粘砂，有下面几个可能性：

• 玻璃体与金属基体间直接粘结在一起，则形成化学粘砂。

• 烧结层与金属基体间存在一个隔离层（氧化物薄膜或光亮碳隔离层），但隔离层的厚度小于某临界值（一般认为是0.1毫米），则形成化学粘砂。

• 薄膜或隔离层厚度大于某临界值（0.1毫米），同时玻璃体与铸件本身的收缩率不同，则易于剥落，从而形成光洁而无粘砂的铸件表面；如果收缩率差别小，收缩时产生的应力小于玻璃体与基体间的附着力，仍然会形成化学粘砂。

三，易剥离粘砂层理论

易剥离粘砂层理论以上述烧结模型为基础，认为耐火骨料在浇铸过程中产生的分解和化学反应以及由此产生的液态物质并不总是有害的，在一定条件下，所产生液态物质会造成涂料层的烧结，从而形成足够高粘度和致密性的保护层，承受金属液的冲刷和渗入。如果形成的烧结层在冷却凝固后能够自动剥落，从而形成光洁而无粘砂的铸件表面，就会起到抵抗粘砂的效果。

按照这个理论，要想获得没有粘砂缺陷的表面光洁的铸件, 应该促使涂料层生成一定数量的低熔物, 使耐火基材烧结而抵抗液态金属的渗透；同时，要创造条件使烧结层在铸件冷却时能自动剥落下来, 得出光洁的铸件。

此谓“一要烧结，二要剥离”。

如何做到“一要烧结，二要剥离”，从而获得光洁无粘砂的铸件，请阅读 易剥离粘砂层理论

本片文章的主要观点和大部分内容来自于以下文献：

李远才. 铸造涂料及应用

严名山等. 关于铸造涂料易剥离粘砂层理论的探讨

朱纯熙等. 烧结剥离型铸造涂料

胡邦红. 烧结剥离型浅色铸铁涂料的研究（清华大学博士学位毕业论文）

杨振枢. 烧结剥离型铸钢涂料的研究（清华大学博士学位毕业论文）

车少波. 消失模水基铸钢涂料剥落性能研究（兰州理工大学硕士学位毕业论文）

王丰. 消失模铸钢涂料耐火骨科烧结机理的研究（兰州理工大学硕士学位毕业论文）

崔天真，张北昌．剥离型铸钢涂料的研究

李远才，戴堵绮，王文清，等．涂料的烧结性及防气孔效果的研究

杨彦芳，黄晋，夏露，等．水基铝矾土消失模涂料工艺性能及易剥离性的研究

洪毅. 烧结型屏蔽涂料