表面活性剂在水基切削液里应用极为广泛，是水基金属切削液的关键成分之一，具备乳化、防锈、润湿、润滑、防腐等多种作用。其用量与种类直接左右水基切削液的性能。一、乳化作用
乳化作用是指借助表面活性剂，降低两种互不相溶液体间的界面张力，让一种液体以极细微状态均匀稳定地分散在另一种液体中。乳化剂属于表面活性剂，分子由亲水、亲油两个基团构成。乳化剂能使乳化液稳定，原因有二：其一，降低油 - 水界面张力，即降低界面自由能，利于乳状液稳定存在；其二，乳化剂分子在界面定向吸附，形成具有一定机械强度的薄膜，阻止分散相液滴合并聚积。选择乳化剂时，一般依据分散相类型及乳状液类型确定所需的亲水亲油平衡值（HLB）。HLB 值低的表面活性剂通常形成油包水（W/O）型乳状液，HLB 值高的则形成水包油（O/W）型乳状液。各种不同应用目的所需的 HLB 值范围不同。不论何种乳状液，乳化剂的 HLB 值需与乳化物的 HLB 值相近，这是乳化的必要条件。
目前切削液用的乳化油多为水包油（O/W）型。配制此类乳化液时，要让油相成分全部乳化。不同油相所需乳化剂的 HLB 值范围有别。实际应用中，不能仅靠 HLB 值断定乳化剂，还需考虑其他因素：一是考虑乳化剂离子型，以获得稳定乳液，因为乳化液粒子带同种电荷会相互排斥；二是选用憎水基与被乳化物结构相似、在被乳化物中易溶解的表面活性剂，二者结构越接近，越易互溶，亲和力越强，乳化力强且用量少；三是当乳化油含其他添加剂时，要考虑其影响 。
在水溶性切削液中，表面活性剂主要用作乳化剂。常用作乳化剂的有阴离子型和非离子型表面活性剂，如聚乙二醇二油酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、吐温 80、油酸三乙醇胺、石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪酸盐等。阴离子型和非离子型表面活性剂复配使用，效果更佳。多种乳化剂复配可发挥协同效应，提高乳化效率，减少用量，且不同 HLB 值的非离子表面活性剂复配时，增溶能力大幅提升。
二、清洗作用
金属切削过程中，工件表面常粘有金属粉末、砂粒、油等污垢。为使切削液具备洗涤能力，可添加适量碱性物质，如纯碱、三乙醇胺，或其他表面活性剂，如非离子表面活性剂平平加、OP - 7、OP - 10 等；阴离子表面活性剂脂肪酸皂、烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。切削液的清洗作用是润滑、渗透、分散等综合作用的结果。非离子性与阴离子表面活性剂复配，能显著降低切削液表面张力，满足清洗需求。
三、防锈作用
水溶性切削液中，防锈剂不可或缺，其防锈性能对加工部位质量、产品合格率及机床保养意义重大。切削液中不少防锈剂是表面活性剂，油溶性防锈剂有石油磺酸盐（钠、钙、钡盐等）、金属皂等；水溶性防锈剂有一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、油酸三乙醇胺、十二烷基二乙醇酰胺等。开发防锈性能佳、环境友好的水溶性防锈剂是当下趋势。水溶性防锈剂是合成液的主要添加剂，亚硝酸钠曾是常用水溶性防锈剂，但因其与有机胺反应生成致癌的亚硝胺，已被各国禁用。为此开发了硼酸盐、羧酸盐、磷酸盐、磺酸盐等新型防锈剂。硼酸盐与羧酸盐的作用机理一般认为属吸附型，靠分子中极性基团吸附于金属表面防锈，但也有观点认为硼酸盐有阳极钝化作用。研究发现，硼酸盐和羧酸盐单独使用时防锈效果欠佳，复配后效果良好，复合配比为 2：1 时防锈性能增强，与亚硝酸钠相当。环己六醇六磷酸酯是从粮食作物提取的无毒褐色黏稠状液体，分子结构含 24 个氧原子、12 个羟基和 6 个磷酸基，能在金属表面形成致密有机单分子保护膜，有效阻止金属腐蚀，对钢、铸铁、铜、铝均有优良防锈能力。将其与防霉剂、润滑剂、消泡剂、表面活性剂等配制成水基金属切削液，具备优良的润滑、冷却、洗涤、防锈等综合功能，配方为：0.4% 润滑剂（合成），0.3% 消泡剂，0.85% 环己六醇六磷酸酯复合防锈剂，余量为水，切削液 pH 值 8.5 - 9.5。在切削液研制中，油酸二乙醇酰胺在油基切削液中对黑色金属防锈性能良好，但不适用于水基合成切削液，其对酸、盐等电解质敏感，易水解，不适用于酸性环境和硬水条件。因此，需对油酸酰胺改性，制备既防锈又耐水解的水溶性油酸酰胺基表面活性剂。向疏水性油分子引入 -COOH、-CONH₂、-SO₃H、-NH₂、-SH 等亲水性基团，可提高亲水性；在油酸长链烷基和羧基间嵌入极性基团，能增加水溶性、改善电离性和提高耐硬水能力；分子中含多个附着力强的极性基团，可改善防锈能力。采用油酸与顺丁烯二酸酐加成引入两个羧基，提高官能度，再与二乙醇胺酰胺化反应，制得水溶性极好的油酸酰胺基非离子表面活性剂（OMA）。OMA 分子含多个羟基、酰胺基等极性基团和长碳链烃基，水溶性好，抗硬水、耐水解能力强，在 pH 值 5 - 10 水溶液中稳定存在，有良好稳泡性和较好的润湿、乳化能力。实验表明，OMA 水溶液对钢和铸铁防锈效果优良，对铜也有一定防腐蚀能力，但因呈弱碱性，不适用于铝的腐蚀抑制。添加其他铝缓蚀剂构成协同防腐蚀体系，可获满意效果。OMA 适用于水基金属切削液、水基难燃液压液等。
四、极压润滑作用
通常认为乳化油因含油多，润滑性比不含油的透明切削液好，觉得是乳化油中的基础油（油性基团）靠物理吸附在摩擦表面起润滑作用。但相关文献表明，乳化油起润滑作用的并非基础油，而是带极性基团的表面活性剂。单独将这些表面活性剂溶于水所得溶液的摩擦系数，与乳化油本身相近甚至更小；乳化油中若不含带极性基团的表面活性剂，摩擦系数就会变大。这是因为带极性基团的表面活性剂能在金属表面形成物理或化学吸附，吸附膜牢固，润滑效果好。合成切削液不含油，其润滑作用也主要依赖表面活性剂。选择合适的表面活性剂，合成切削液完全可能达到甚至超越乳化切削液的润滑水平。HW - 5 型高水基切削液配方中，选用水溶性润滑剂（如聚乙烯醇、甘油等），并用阴离子与非离子表面活性剂复配，取得良好效果。5% 的 HW - 5 水溶液，*无卡咬负荷 Pb 值达 61kg，相同浓度的乳化液 Pb 值低于 40kg。研究发现，烷基咪唑啉硼酸酯是性能优良的多功能金属加工液添加剂。与油酸复合后，耐负荷性能和极压性能显著提高，且随着油酸咪唑啉硼酸酯比例增大，水溶液耐负荷性能（Pb 值）增大，二者复配比例为 2：1 时，Pb 值*。油酸咪唑啉硼酸酯与二硫代氨基甲酸钠配伍性良好，比例为 1：1 时协同效果*。此外，含稀土元素的有机化合物、无机硅酸盐、有机硅化合物在水基切削液中表现良好。例如，硅酸钠与亚磷酸二正丁酯配伍性较好，比例适当时能更好发挥硅酸钠在水基液中的抗磨减摩性能。林峰等合成的水溶性稀土配合物 Ce - DOP（二壬基酚聚氧乙烯醚磷酸铈），在水中含量约 2％（质量分数）时，可显著改善水的极压性能。
五、防腐作用
切削液常用防腐剂有邻苯基苯酚、四氯代酚、对氯间二甲基酚、六氢化三吖嗪、三溴水杨酰胺和二溴水杨酰胺的混合物等。但这些防腐剂只能暂时抑制微生物繁殖，缺乏持久性，使用中需频繁添加。
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