汽車輕量化有利于節能和環境保護，是世界汽車工業不斷追求的目標，同時鋁合金材料由于回收率高，可明顯降低汽車綜合制造成本，已成為部分替代鋼的最主要原料。日本的單車平均用鋁量2004年已達到270 kg，我國2005年的單車平均用鋁量目標是125 kg。鋁合金材料應用已從原先的發動機活塞、缸蓋等，逐步擴展到鋁合金變速箱殼體、輪轂等大型零件。

目前，國內汽車行業大型零部件制造廠所用的鋁合金切削液，基本為洋品牌所壟斷。在產品組成類型方面，乳化型、微乳型和合成型并存，雖以微乳型居多，但由于合成型切削液具有使用壽命長、冷卻性及清洗性更佳的優勢，國外大公司也都開發了專用于鋁合金的合成型切削液；同時，用戶對合成型鋁合金切削液的認識和需求也在逐步增大，如某摩托車有限公司在其車用零件加工用切削液（主要為鋁件）招標書中，已明確指定加工液類型為合成型。 

國內現有的合成型鋁合金切削液與國外同類產品相比存在較大差距，主要問題是用戶反映其潤滑性能不足，此外還存在對鋁件防腐性及消泡性欠佳、有刺激性氣味及對皮膚有刺激等問題，難以在市場上得到全面應用與推廣；而國外大石油公司專用于鋁合金加工的合成型切削液，價格昂貴。結合市場需求，有必要及時開發國產合成型鋁合金專用切削液，克服傳統合成型產品潤滑性不足、對鋁件防腐性欠佳等弱勢，提高國產品的優勢。

1 試驗方法

1.1 合成切削液常規試驗

按照國家標準GB/T 6144《合成切削液》進行。防腐試驗還兼顧了現場用戶最多采用的浸泡/掛片法。

1.2 潤滑性評價

切削液的最大無卡咬負荷（PB）和磨斑直徑（WSD）2項指標均按照GB/T 3142，用四球試驗機進行。研制過程中還自建了鋼－鋁摩擦副試驗。試驗前先將厚度為0.3 mm的大張純鋁片剪裁為直徑約3 cm的圓形鋁墊片，在墊片中央開鑿出3條呈120度角的槽。試驗時將經清洗的鋁墊片墊在四球機的下三球上，規定好試驗負荷和試驗時間，按四球機步驟操作試驗，操作完成后，觀察并記錄墊片上的磨斑直徑。 

2 結果與討論

2.1 潤滑添加劑的篩選和制備

用作汽車構件的鋁合金材料，屬于硬鋁合金，對產品的潤滑性有較高的要求。切削液產品的潤滑性主要由潤滑添加劑提供，所以選用合適的潤滑劑至關重要。

2.1.1 常用水溶性潤滑添加劑

潤滑油液中的潤滑添加劑主要有油性劑和極壓劑，含有極性基團或非極性長碳鏈脂肪烴基的油性劑，如ROOH，在低負荷下能在摩擦表面形成物理吸附膜，保護新生金屬面；在高溫高負荷下，油性劑的吸附膜脫附或破裂，須藉含有S、P、Cl、N、B等反應性基團的極壓劑，在摩擦面上生成耐磨損的金屬化合物，保護刀具，提高加工面質量。

目前，國產的性能優良的水溶性潤滑添加劑不多。產品研究過程中，先后選用和試驗了多種進口水溶性潤滑添加劑，如含硫磷的潤滑劑385、粉末狀含硫極壓劑390、英國1095、日本含硫劑550、美國的水溶性磷酸酯830等。

試驗時將潤滑劑按一定比例分別加入常規切削液中，首先考察加入后樣品在室溫下的儲存穩定性（包括濃縮液和稀釋液），對儲存后不分層、無沉淀的合格樣品，再用四球機分別測試樣品的最大無卡咬負荷PB和磨斑直徑WSD。

個別進口潤滑劑在產品中的穩定性不佳；同時在本身沒有潤滑性的常規切削液中添加4%潤滑劑后，潤滑性能并無非常明顯改善?？紤]到研制產品的經濟性，決定自已復合水溶性潤滑劑。

2.1.2 復合潤滑添加劑的制備 

傳統的油性劑和極壓劑雖然潤滑能力強，但大多是不溶于水的。目前國內正在開發的水溶性潤滑添加劑，主要采用2種方法制備，一種是用加表面活性劑等方法，將油溶性的潤滑添加劑分散到水中；另一種比較多用的方法是改性。在常用的油溶性潤滑劑分子中引入一定數目的水溶性基團，實現對油溶性潤滑添加劑分子的水溶性改性。此外，將長碳鏈烴基和具有親水性、吸附性或反應性等的多種官能團集合，使之同時兼具油性劑和極壓劑的功能，且溶于水，成為性能優良的水溶性潤滑添加劑，即分子設計方法。

研究工作采用比較適合工業化的加表面活性劑的方式，以復配的形式，用國產油溶性磷酸酯、改性劑和表面活性劑等復合，將油溶性含磷添加劑進行水溶性分散；同時，為有效提高潤滑劑的減摩性能，復合時還加入了一定的油性劑，制備了MF復合潤滑劑.

2.1.3 鋼－鋁摩擦副對水溶性潤滑劑評價

為有效模擬鋁質零部件加工狀況，針對現有常用潤滑劑評定設備為鋼－鋼摩擦副的狀況，研究工作在四球試驗機測定磨斑直徑的方法基礎上，增加了鋁質墊片，對部分實驗步驟進行了調整，建立了以鋼－鋁為摩擦副的實驗室評定設施。圖1顯示了分別用兩種摩擦副所做的對水溶性潤滑劑的評定結果，試驗時添加劑濃度均為1%，鋁質墊片厚度為0.3mm。

2.2 產品綜合性配伍

鋁是化學性質非常活潑的金屬，對加工中配套使用的切削液很敏感。用于汽車結構件的硬鋁合金，強度較防銹鋁合金高，其防蝕性較純鋁和防銹鋁合金均有下降，對鋁合金切削液的研制提出了較高的防腐要求。

切削液中不少常用添加劑對鋁都有一定程度的腐蝕性。常用的硼酸、醇胺，都對鋁有一定程度的腐蝕。

由于磷酸酯本身也是一種優良的用于水溶性切削液的鋁防腐劑，所以MF潤滑劑的使用為產品提供了潤滑、防腐等多項功能。

綜合配伍方面，金屬加工液作為一種加工用介質，其配制是一個復雜的過程，除要求提供良好的潤滑性、冷卻性、防銹防腐性以保護工件和機床外，還對水基切削液提出了pH值、消泡性、儲存穩定性等多項要求，多方面存在著平衡關系。如防銹劑與表面活性劑：MF復合潤滑劑在復合過程中，考慮其水溶性和樣品的儲存穩定性，引入了表面活性劑來調節和改善。由于表面活性劑會對防銹劑的防銹性能有一定影響，需要選擇抗表面活性劑干擾能力較強的防銹劑。鑒于長碳鏈有機酸型防銹劑在這方面相對能力較強，配方研制時對緩蝕體系中的有機防銹劑部分特別選用了長碳鏈型。 

研究工作在制備了水溶性復合潤滑劑后，結合對不同結構水溶性緩蝕劑抗表面活性劑干擾能力的研究，篩選消泡劑、殺菌劑后，基本確定了產品組成

3 產品性能評價及標準

3.1 產品性能評價和比較

產品性能綜合評價中，除了確保產品pH值、防銹性等常規試驗符合要求外，重點對研制的鋁合金切削液的潤滑性及其對鋁合金材料的防腐性進行全面評價，以考察研制產品在這兩方面的優異性能。

潤滑性方面，除采用上述的鋼－鋁摩擦副補充試驗外，還用Falex-8型模擬評定設備進行了攻絲扭矩試驗，測定產品的切削性能。攻絲扭矩試驗機是專用于評定金屬加工液切削性能的模擬試驗機。試驗機通過測量攻絲時絲錐與工件表面摩擦產生的扭矩值來評價金屬加工切削液的切削性能。攻絲扭矩值越小，潤滑性越優良。

研制的鋁合金切削液潤滑性優良，試驗室多方面潤滑評價結果達到市場上在用進口合成鋁合金切削液的數值。

防腐性方面，實驗室對研制的鋁合金切削液除了常規腐蝕試驗外，也用現場零件進行掛片試驗，以盡量接近實際工況條件。如對變速箱外殼工件，采用常規全浸試驗時，兩種被測液都顯示A級合格，但用現場常用的掛片試驗（先在切削液中浸泡15 min，取出后在室溫下掛片，每隔10天觀察試片外觀，以基本不變色、表面不產生斑點為√），顯示了研制產品在多種條件下優異的鋁合金防腐性。

3.2 鋁合金切削液產品標準

該產品不僅符合GB/T 6144合成切削液標準，而且由于具有優良的鋁合金防腐性等，目前已制定了企業標準，主要技術要求和試驗方法列于表4。

4 應用試驗

4.1 應用試驗一：某交通器材有限公司

該公司專業加工鋁合金汽車變速箱外殼，有各類組合鉆床近30臺，加工方式主要為鏜、鉸和擠壓攻絲等。原使用進口切削液，防腐性能不是很好，切削后需用清洗液漂一下，才能滿足現場的防腐周期要求。

2005年10月開始試驗M3026鋁合金切削液，機床單機液槽體積約200 L，用戶在加工后不僅觀察工件的光潔度，并將加工后工件另外放置進行掛片試驗，以觀察切削液防腐蝕能力。半年多的連續多臺試驗顯示，產品防腐性理想，工件加工后在1個月內不變色、表面不起斑，可以省略原來用清洗液漂洗工序，完全滿足現場的防腐周期要求。

4.2 應用試驗二：某汽車電器系統有限公司 

該公司加工鋁合金汽車電器殼體（發電機端蓋等），加工方式以銑平面、鏜削為主。原使用進口合成型鋁合金切削液，使用濃度7%~8%，價格7000～8000元/桶。2005年9月在該公司選用HK機床配槽試驗，以5%的濃度配入了研發的鋁合金切削液新液。 

經4個多月試用考察認可后，試驗機床不斷增加，有德國NORTE公司和上海聯合研制的立式加工中心VS800A等。每月進行現場考察跟蹤，用戶反映產品不僅潤滑性能良好，加工工件表面光潔度較高，而且使用濃度略有降低，性價比好。

5 結論

研制工作篩選、制備了合適的水溶性潤滑添加劑，并收集常用汽車零部件鋁合金材料，進行防腐性考察。通過綜合性能配伍，研制出潤滑性、防腐性優良、性價比高的合成型鋁合金切削液。 

開展應用工作，將研制產品在2家汽車零部件加工企業應用后，其多項加工性能均能滿足用戶要求，一定范圍內替代了原進口切削液。