金屬加工液在金屬加工過程中起著重要作用。加工液具有一定的潤滑性，能降低加工刀具與工件之間的摩擦，減少磨損，并且由于乳化加工液含有大量水分，能及時帶走加工過程中產生的熱量，提高加工精度和效率。
金屬工件在加工過程及工序間易發(fā)生腐蝕生銹，特別是鑄鐵類工件，腐蝕速度極快，在高溫高濕季節(jié)，工件表面經常發(fā)生銹蝕現象。此外，很多的機床部件也是由鑄鐵材料制成，所以，金屬加工液對鑄鐵材料的防銹性能顯得尤為重要。
1乳液制備
乳化鑄鐵防銹油由基礎油、表面活性劑、防銹劑、潤滑劑等組成，在金屬加工過程中對所加工的鑄鐵件起到潤滑、冷卻、防銹和清洗等作用。
1.1基礎油的選擇
高牯度基礎油調制的乳化油潤滑性和防銹性較好，但其乳化性較差，相對增加了表面活性劑的用量，且乳液穩(wěn)定性下降。另外，乳化油中基礎油質量分數一般為50%～80%，其中還要加入一定量的表面活性劑和潤滑劑、防銹劑，使其粘度增大。但基礎油粘度過低，形成保護油膜太薄，不利于防銹[1]，因此基礎油的粘度要適中，宜選用粘度較低易乳化的礦物油。10號全損耗系統(tǒng)用油能夠滿足粘度和乳化性的要求，且透明度和穩(wěn)定性也較好，因此選用其作為乳化油的基礎油。
1.2表面活性劑的選擇
表面活性劑分子中具有親油性和親水性基團，親油性基團能進入油相并溶于油中，親水性基團能進入水相并溶于水中，從而顯著降低油水相界面張力。非離子表面活性劑在水中不電離，不受水的硬度和pH值的影響，通常選用其作為主乳化劑，同時可選用少量陰離子表面活性劑復合使用，以增加乳化液的穩(wěn)定性[2]。在配制乳化油的過程中，還要根據基礎油的HLB值，調整乳化劑的配比，以獲得*的分散乳化效果。
1.3防銹劑的選擇
防銹劑分為油溶性和水溶性兩種。油溶性防銹劑一般是與金屬表面形成吸附膜，其極性基團向內，外面的油性疏水基可阻止水分及其它氧化介質進入，也阻斷了金屬陽極氧化作用來達到防銹目的。典型的油溶性防銹劑有石油磺酸鹽、環(huán)烷酸鹽、*醇及*酯等；水溶性防銹劑在水中以分子吸附或化學鈍化作用于金屬表面產生防銹效果，常用的水溶性防銹劑有亞硝酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽、羧酸鹽和胺類。但乳化油母液含水量少或不含水，且水溶性防銹劑一般為強電解質，會引起乳化液體系破乳，乳化油中一般使用油溶性防銹劑。石油磺酸鹽與礦物潤滑油有相同的原子團，能很好地溶解，具有良好的乳化性能，同時還能優(yōu)先吸附在金屬表面或與表面發(fā)生化學反應生成保護膜，抑制氧及水對金屬的接觸，是目前較常用油溶性防銹劑，而其中的石油磺酸鋇對黑色金屬防銹具有很好的效果。選用的油溶性防銹劑主要有石油磺酸鹽、十二烯基丁二酸等[3]。
1.4潤滑劑的選擇
潤滑劑是含硫、磷、氯等元素的極性化合物，它們是具有極性基團的分子，能在金屬表面形成定向吸附膜，在較高溫度下能與金屬表面反應生成硫化物、磷化物、氯化物的反應膜，這些反應膜具有較高的熔點和較低的剪切強度，能有效降低金屬表面的摩擦和磨損，起到潤滑金屬表面的作用。
常用的潤滑劑有氯化石蠟、硫化脂肪、磷酸酯等，由于硫、磷極壓添加劑加入到水溶性加工液中容易對多種金屬產生腐蝕，尤其含磷化合物在廢液排放時，容易導致水體富營養(yǎng)化，其使用受到嚴格控制。含氯極壓添加劑，如氯化石蠟等，由于價格低廉，效果也不錯，其腐蝕性通過加入合適的緩蝕劑能得到有效控制，目前仍是比較常用的加工液極壓添加劑。
1.5其他添加劑的選擇
金屬加工液中除添加防銹劑、潤滑劑外，還要加入pH值調節(jié)劑、殺菌劑、消泡劑等。
金屬加工液的pH值太低，易繁殖細菌，導致加工液的腐敗和工件、機床的銹蝕，但是pH值太高會傷害操作者的皮膚，降低潤滑性。因此，金屬加工液的pH值通常需要保持在7.5。9.5之間。同時，由于在金屬加工過程中會產生酸性物質，中和加工液中的堿，pH值會逐漸降低，這會嚴重縮短加工液的壽命。因此，所加入的pH值調節(jié)劑不但要能夠提高金屬加工液的pH值，還要有較大的堿儲備值。常用的三乙醇胺是一種很好的堿值保持劑，用三乙醇胺調整pH值不會使其它添加劑因pH值的變化發(fā)生膠凝和析出。但由于三乙醇胺是水溶性物質，在油中不溶解，因此還要對三乙醇胺進行改性。常用的方法是用油酸和三乙醇胺按一定比例混合，加熱反應后制得油酸三乙醇胺皂，即能溶于油中。值得一提的是，油酸三乙醇胺加入乳化油中，不但能夠調節(jié)pH值，還是良好的乳化、防銹和潤滑性能。
水基金屬加工液的組成為微生物和菌類的生長繁殖提供了條件，在使用過程中，特別是高溫高濕季節(jié)，乳化液一般在1周～2周內便變質發(fā)臭。殺菌防腐劑加入的目的就是殺滅或者是抑制微生物和菌類的生長，以延長加工液的使用壽命。常用的殺菌劑是三嗪類酚類化合物、甲醛類、含氯和含苯化合物。雖有較強的殺菌作用，但會危害操作者健康，并污染環(huán)境。所以要盡量選擇低毒無污染的殺菌防腐劑，而且因為細菌有一定的選擇性和抗藥性，在使用時*選擇兩種以上的殺菌劑復配使用。
由于乳化液中表面活性劑的存在，加工液在使用過程中容易產生泡沫，降低加工液的防銹、潤滑和冷卻效果。加入消泡劑可以消除加工液中的泡沫，以確保其潤滑、防銹和冷卻等作用的實現。常用的消泡劑有硅油、乳化硅油和低分子醇等。硅油是*常用的消泡劑，在水溶液中有良好的消泡效果。
2性能評定
防銹性是金屬加工液的一項重要指標。金屬加工液既要滿足所加工鑄鐵件的防銹要求，同時還要滿足加工機床上鑄鐵部件的防銹要求。因此，根據實際工況要求，防銹試件除了標準的一級灰口鑄鐵外，還增加了加工機床上的鑄鐵部件樣品，以考察乳化油對加工機床本身的防銹性能。所測試的鑄鐵部件為FC25灰口鑄鐵、FCD550球墨鑄鐵和合金鑄鐵。將試件裁切出1.5mm×3mm左右的橫截面，按要求打磨清洗后放入干燥器備用。
防銹性評定時，一級灰口鑄鐵常用單疊片試驗。單片試驗是用滴液管吸取稀釋液(20倍稀釋)，按梅花格式滴入5滴于試片磨光面上，每點直徑約4mm～5mm，然后將試片置于干燥器隔板上(注意不要堵孔)，罩上玻璃罩，再合上干燥器蓋，置于已恒溫到35℃±2℃的恒溫箱中，24h后取出試片讀取結果。疊片試驗是將稀釋液涂抹在其中一塊試片磨光面上，再將兩試片磨光面合攏，同樣置于恒溫到35℃±2℃的恒溫箱中，8h后讀取結果。機床鑄鐵部件只采用單片試驗。
乳化油質量標準及乳化防銹加工液的性能指標見表1。
表1防銹乳化油的質量標準和性能指標
由表l中可知乳化防銹加工液的性能指標達到了乳化油質量標準的要求。
3結論
通過對基礎油、乳化劑、防銹劑、潤滑劑等的篩選研究，得到了穩(wěn)定性好、鑄鐵防銹性優(yōu)良、潤滑性能良好、無毒無異味的乳化金屬加工液。