有色金属轧制润滑油，通常是根据使用在其他金属加工应用过程中类似化学品而生产的，最终用于有色金属轧制。然而，这些技术并不能真正对有色金属进行全面保护，因为这些产品不能提供最佳的润滑性，并生产出令人满意的表面光洁度高的产品。
轧制基础
轧制是一种成型过程，过程中金属原料通过一对辊子后形成了片状物、金属薄片、杆或棒状物。轧制有两个主要的分类方法，扁平孔型轧制的最终产品是典型的片状产品，而轧辊轧制的最终产品是典型的杆状或棒状产品。片的定义是任何平板产品，厚度从0.20-6.3毫米，但是金属薄片不超过0.20毫米厚。
轧制还可以根据金属的承受温度来进行分类。如果温度高于金属的再结晶温度，这一过程被称为热轧；如果温度低于金属的再结晶温度，这一过程则被称为冷轧。轧制过程可以使用乳化液或不加添加剂的矿物油。乳化液具有良好的冷却性能和较低的火灾风险。然而，需要连续监控油液的配方，否则油液只有较短的生命周期，生产出的产品除了表面质量差外，还会带来较高的健康风险。
轧制油很容易维护，因为配方简单，并且有更长的使用寿命。生产出的产品具有优异的表面质量和较低的健康风险。消极的一面则是，轧制油具有较低的冷却性和较高的火灾危险性。
良好的轧制油性能
热性能良好是轧制油所有性能中的关键指标。热轧流体中润滑性添加剂在高温下需要保持足够的膜厚。这些添加剂控制轧辊力度、辊面磨损和产品的表面质量。这些添加剂还必须在退火过程中烧干净以防止染色。在冷轧过程中，高挥发性是必不可少的，可以减少表面染色。因此，在金属轧制过程中，轧制油需要挥发掉以及添加剂中的金属需要燃烧掉。另外，如果添加剂的挥发性不足，可能会导致油滴的斜向滑落，使安全性和清洁性方面出现问题。
加工液的配方可以定制，是满足特定轧机需求的一种方法，采用热重分析方法，来确定哪些因素可以影响添加剂的拐点。热重分析是一种热分析方法，是衡量材料的物理和化学性质的变化作为温度增加（恒定加热速率）的函数，或作为时间的函数（恒定温度或恒定的质量损失）的热分析方法。
在分析过程中，一阶导数的峰值，被称为拐点，表明是减重率变化最大的点。通常，拐点越高，在测试条件下的热稳定性越好。
研究人员在轧制油和乳化液添加剂方面进行了超过60次的热重分析，来测定其稳定性及沉积物的形成趋势。包括检测了酯类、乳化剂、磷酸酯、醚羧酸盐、脂肪胺聚氧乙烯醚和腐蚀抑制剂等。结果表明，该类型的酯类对沉积物无影响。并且，更高的分子量对拐点也没有影响。然而，较高的酯类基团的数目（多元醇）和更高的不饱和度，使产品拐点更高，因此，其稳定性也更强。
乳化剂的种类对大量沉积物没有影响。然而，较高的乙氧基化合物在脂肪酸的存在下，增加了拐点的高度及产品的稳定性。
对于磷酸酯，乙氧基化合物使用量越高，则拐点越高，沉积物越少。醇类的大小对沉积物没有影响，但是更大的醇类会增加拐点高度和提高稳定性。
对醚羧酸盐，乙氧基化合物和醇类的大小对拐点和沉积物都没有任何影响。但是，对于脂肪胺聚氧乙烯醚，较高的乙氧基化合物和较大的胺分子使拐点升高，但对沉积物没有影响。最后，对于腐蚀抑制剂而言，分子量增加，则拐点升高。
最后的结论是，多元醇酯产生的拐点最高，其次是醚羧酸盐、脂肪胺聚氧乙烯醚和醇乙氧基化合物。脂肪胺聚氧乙烯醚产生的沉积物最少，然后依次是醇氧基化合物、醚羧酸盐和磷酸酯类。
乳化液和油脂
在有色金属轧制过程中使用可溶性油基乳化液的主要原因是，将水溶性成分以统一的、一致的和具有成本效益的方式传递到工作辊表面，乳化液的水相部分可以冷却轧机设备，特别是工作辊、支承辊。不溶于水的成分，有助于降低轧制力、减小工作辊磨损和生产出所需的光洁度表面和质量都令人满意的产品。
多年来，有色金属轧制使用的产品已逐步从简单分子的简单混合物到简单分子的复杂混合物。未来有色金属轧制润滑剂的发展正朝着多功能分子的简单混合物的使用方向发展。这展示出乳化液控制以及发展新的或不同的控制模式的创新途径。
许多早期的有色热轧乳化液，是简单的油溶性化合物。这些乳化液往往含有乳化剂的比例很高，而且通常是以碱皂为基础。这些乳化液的油滴粒径分布通常低于1微米或在0.5微米以下。但当这些成分形成了稳定的乳化液，其往往不能提供良好的润滑作用。
新一代有色金属热轧产品使用阴离子化合物与醇胺皂作为主要乳化剂。这些产品往往依靠天然油脂还有脂肪酸共同作为乳化成分和润滑剂。润滑性能可以通过控制和改变乳化液粒径的分布而得到。
随着时间的推移，合成润滑材料取代天然油脂。合成润滑材料提供了更好的乳化控制能力和更加稳定的润滑性能。但是传统技术方面，仍然是采用阴离子链烷醇胺皂，来对乳化液粒径分布进行控制，以保持所需的润滑性能。
其中最大的问题是，阴离子链烷醇胺皂在轧制过程中与铝的碎片在乳化液中与羧酸产生反应形成金属皂。这些皂形成后，就改变了乳化液的稳定性，以及乳化液的粒径分布的情况，在轧辊中改变了乳化液的粘度以及改变了其润滑性能。这将使乳化液的性能失控，需要大量或频繁地部分倒掉原有产品，并且要添加新油来重新控制。
加入极少量的游离羧酸阴离子化合物就能解决这个问题。然而，该技术仍然需要依赖乳化液粒径大小来进行乳化液的控制。
稳定性衡量法
轧制乳化油必须满足两个看似矛盾的要求。它必须是不稳定到足以通过与金属反应来提供良好的减摩作用，然而还要足够稳定到长期储存在罐中备用，以及长时间停机时储存在油槽中而不变质。
乳化液的稳定性取决于其化学性质和乳化剂的浓度，其他化学成分、污染物以及物理条件，如温度、剪切类型以及剪切时间长短。管理一台轧机乳化液的稳定性最好的方式也是最值得讨论的事情。一台典型的轧机，乳化液在静态和动态状态之间的变化，取决于它在哪里工作。
主要的问题是在哪测量乳化液的稳定性：在喷雾棒上，在油罐中，还是其他地方。稳定性在整个系统中不是恒定的，有几种方法来衡量它。
传统的方法是测量颗粒物粒径分布，其可以提供一个总值并且很容易获得。然而，颗粒物粒径分析获取信息的一个特定的操作条件或时间点，乳化液样品待在一个静态的环境没有发生剪切，颗粒大小变化的时间越长。因此，粒径分布并不能持续提供乳化稳定性等相关信息。
乳液稳定性指标测试简单的形式已被用于跟踪乳化特性的变化，但是，乳液稳定性指标测试不能够判定用于有色金属轧制的众多乳化液体系。新的分析技术，用测量光密度的变化来确定乳化液随着时间推移的变化，在一个静态的样品中可以提供更好的乳化稳定性信息。例如，配方通过Turbiscan仪器，可以提供发生在样品中更详细的变化情况，可以与粒径分布情况结合分析。
另一个方法是测量乳化剂浓度；然而，这个值不能表明物理条件的影响，如剪切、能量、温度、时效性等。
第三个方法是所谓的析出试验，这试验很微妙，不能提供直接测量的稳定性。
第四个方法，乳化液浓度变化的测量，随时间流逝，由沉降时间给出的稳定性指示，但是很难执行。
轧制油新技术
许多新的有色金属轧制产品的润滑剂，是在绿色技术倡议下开发的。这些添加剂使用的是天然或可再生成分。但是，与以往的技术相比，许多乳化液是建立在阴离子链烷醇胺皂和依靠粒径大小的变化来控制乳化液的稳定性和润滑性的。新的植物油衍生物或改性的化学物质，表明了其改进的性能远远超过天然油脂，但乳化系统依然难以控制。
新的轧制油技术已经开发出来了，不是基于羧酸或阴离子皂。它最大限度地减少轧制乳化液中金属皂的形成，因此大大减少了负面影响。
除去阴离子链烷醇胺皂，需要研发新的乳化配方，作为一个创新的轧制油研发项目的一部分。当可以保持所需的金属特性时，这项新技术提供了一致的润滑性。它在高、低温下还提供了一个洁净、均匀的表面光洁度。在新的乳化系统中，其性能不取决于粒径的大小，粒径大小分布在乳化液控制中是次要因素。
总而言之，新的乳化液的控制机制出现了一个挑战，许多配方曾与传统的阴离子化学配方共存多年，现在将不得不学习新的乳化液粒径性能，以及乳化控制机制，因为现在粒径分布可以独立控制润滑性能了。
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