本发明属于汽车材料领域；涉及一种用于汽车球关节总成的涂层及其制备方法；更具体地，涉及一种用于汽车球关节总成的含镁涂层及其制备方法。
背景技术：
：目前，球关节是现代汽车悬挂和转向系统上最重要的零部件组成。它对汽车行驶的安全性和操作稳定性至关重要。作为汽车悬架系统的导向和传力元件，球关节总成作用在车轮和车架之间，用于传递力和力矩。使用在摆臂的球关节起到球铰接作用，和衬套一起，把车轮和车身弹性的连接在一起，用来缓冲不平坦路面传递给车架或车身的冲击力，使得车轮能够按照一定轨迹平稳地进行运动。然而，当前普遍使用的汽车球关节总成采用多种零件组成，成本较高，重量较重，尤其是，现有的汽车球关节总成由于盖板需要铆合，铆合后表面涂层容易受到磨损而破坏，同时导致内层的碳钢钢材暴露在空气中，容易生锈。因此，针对上述技术缺陷，迫切需要在现有技术基础上，进一步研究一种用于汽车球关节总成的涂层及其制备方法。技术实现要素：本发明目的之一是克服现有技术的不足，提供一种用于汽车球关节总成的含镁涂层的制备方法。本发明目的之二是提供一种上述制备方法得到的含镁涂层。为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种含镁涂层的制备方法；所述方法包括：获得第一组合物，所述第一组合物包含烷氧基铝化合物；获得第二组合物，所述第二组合物包含改性的镁纳米颗粒；混合第一组合物和第二组合物，并任选加入助剂，获得第三组合物；使所述第三组合物在基材表面形成涂层，并烘烤。根据本发明所述的制备方法，其中，进一步包括表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷的步骤。根据本发明所述的制备方法，其中，通过辊涂方式形成涂层。根据本发明所述的制备方法，其中，在250-300℃下烘烤10-60min。根据本发明所述的制备方法，其中，所述含镁涂层的厚度为120-180μm。根据本发明所述的制备方法，其中，所述含镁涂层包含六方晶系mg结构、无定型mgo和γ-alooh。根据本发明所述的制备方法，其中，所述基材为汽车球关节总成的钢材。根据本发明所述的制备方法，其中，所述烷氧基铝化合物选自三乙氧基铝、三丙氧基铝、三异丙氧基铝、三丁氧基铝、三异丁氧基铝、三仲丁氧基铝、三叔丁氧基铝、乙氧基二乙基铝、乙氧基二丙基铝、乙氧基二异丙基铝、乙氧基二丁基铝、乙氧基二异丁基铝、乙氧基二仲丁基铝和乙氧基二叔丁氧基铝。优选地，所述烷氧基铝化合物选自三乙氧基铝、三丙氧基铝、三异丙氧基铝、三丁氧基铝、三异丁氧基铝、三仲丁氧基铝、三叔丁氧基铝、乙氧基二丁基铝、乙氧基二异丁基铝、乙氧基二仲丁基铝和乙氧基二叔丁氧基铝；更优选地，所述烷氧基铝化合物选自三乙氧基铝、三丙氧基铝、三异丙氧基铝、三丁氧基铝、三异丁氧基铝、三仲丁氧基铝、三叔丁氧基铝；以及，最优选地，所述烷氧基铝化合物选自三丁氧基铝、三异丁氧基铝、三仲丁氧基铝、三叔丁氧基铝。在一个具体的实施方式中，所述烷氧基铝化合物选三叔丁氧基铝。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第一组合物的100重量份计，所述烷氧基铝化合物的重量为20-60重量份。优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述烷氧基铝化合物的重量为25-55重量份；更优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述烷氧基铝化合物的重量为30-50重量份；以及，最优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述烷氧基铝化合物的重量为35-45重量份。在一个具体的实施方式中，基于第一组合物的100重量份计，所述烷氧基铝化合物的重量为40重量份。根据本发明所述的制备方法，其中，所述第一组合物进一步包含羟基羧酸化合物。根据本发明所述的制备方法，其中，所述羟基羧酸化合物选自乳酸、酒石酸、苹果酸、羟基乙酸、2-羟基异丁酸、2-羟基-2-甲基丁酸、2-乙基-2-羟基丁酸、2-羟基-3-甲基丁酸、2-羟基异己酸、3-羟基丁酸、2,2-双(羟甲基)丙酸。优选地，所述羟基羧酸化合物选自乳酸、酒石酸、苹果酸、羟基乙酸、2-羟基异丁酸、2-羟基-2-甲基丁酸、2-乙基-2-羟基丁酸、2-羟基-3-甲基丁酸；更优选地，所述羟基羧酸化合物选自乳酸、酒石酸、苹果酸、羟基乙酸；以及，最优选地，所述羟基羧酸化合物选自乳酸、酒石酸、苹果酸。在一个具体的实施方式中，所述羟基羧酸化合物选自酒石酸。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第一组合物的100重量份计，所述羟基羧酸化合物的重量为5-25重量份。优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述羟基羧酸化合物的重量为8-22重量份；更优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述羟基羧酸化合物的重量为10-20重量份；以及，最优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述羟基羧酸化合物的重量为12-18重量份。在一个具体的实施方式中，基于第一组合物的100重量份计，所述羟基羧酸化合物的重量为15重量份。根据本发明所述的制备方法，其中，所述第一组合物进一步包含三烷醇胺化合物。根据本发明所述的制备方法，其中，所述三烷醇胺化合物选自三甲醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺、三异丙醇胺、甲醇二乙醇胺、甲醇二丙醇胺、甲醇二异丙醇胺、乙醇二甲醇胺、乙醇二丙醇胺、乙醇二异丙醇胺、丙醇二甲醇胺、丙醇二乙醇胺、丙醇二异丙醇胺、异丙醇二甲醇胺、异丙醇二乙醇胺、异丙醇二丙醇胺。优选地，所述三烷醇胺化合物选自三甲醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺、甲醇二乙醇胺、甲醇二丙醇胺、乙醇二甲醇胺、乙醇二丙醇胺、丙醇二甲醇胺、丙醇二乙醇胺；更优选地，所述三烷醇胺化合物选自三乙醇胺、三丙醇胺、乙醇二丙醇胺、丙醇二乙醇胺；以及，最优选地，所述三烷醇胺化合物选自三乙醇胺、三丙醇胺。在一个具体的实施方式中，所述三烷醇胺化合物选自三乙醇胺。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第一组合物的100重量份计，所述三烷醇胺化合物的重量为2-18重量份。优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述三烷醇胺化合物的重量为4-16重量份；更优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述三烷醇胺化合物的重量为6-14重量份；以及，最优选地，基于第一组合物的100重量份计，所述三烷醇胺化合物的重量为8-12重量份。在一个具体的实施方式中，所述三烷醇胺化合物的重量为10重量份。根据本发明所述的制备方法，其中，所述第一组合物进一步包含有机溶剂。优选地，所述有机溶剂选自乙二醇单丁醚、正丙醇、正丁醇、异丙醇、异丁醇和甲苯；更优选地，所述有机溶剂选自乙二醇单丁醚、正丙醇、正丁醇、异丙醇、异丁醇；以及，最优选地，所述有机溶剂选自乙二醇单丁醚、正丙醇、正丁醇。在一个具体的实施方式中，所述有机溶剂选自乙二醇单丁醚。根据本发明所述的制备方法，其中，所述镁纳米颗粒的平均粒径为1000nm以下。优选地，所述镁纳米颗粒的平均粒径为900nm以下；更优选地，所述镁纳米颗粒的平均粒径为800nm以下；以及，最优选地，所述镁纳米颗粒的平均粒径为700nm以下。在一个具体的实施方式中，所述镁纳米颗粒的平均粒径为620nm。在本发明中，纳米颗粒的平均粒径通过动态光散射方法来测量。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第二组合物的100重量份计，所述镁纳米颗粒的重量为4-24重量份。优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述镁纳米颗粒的重量为8-22重量份；更优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述镁纳米颗粒的重量为10-20重量份；以及，最优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述镁纳米颗粒的重量为12-18重量份。在一个具体的实施方式中，基于第二组合物的100重量份计，所述镁纳米颗粒的重量为15重量份。根据本发明所述的制备方法，其中，所述镁纳米颗粒使用醋酸丁酸纤维素和丙烯酸单体改性。根据本发明所述的制备方法，其中，所述醋酸丁酸纤维素选自中丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素。在发明中，作为中丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素，表示丁酰基含量为25-38wt％的醋酸丁酸纤维素。优选地，所述醋酸丁酸纤维素选自丁酰基含量为26-36wt％的醋酸丁酸纤维素；更优选地，所述醋酸丁酸纤维素选自丁酰基含量为27-35wt％的醋酸丁酸纤维素；以及，最优选地，所述醋酸丁酸纤维素选自丁酰基含量为28-34wt％的醋酸丁酸纤维素。在一个具体的实施方式中，所述醋酸丁酸纤维素选自丁酰基含量为32wt％的醋酸丁酸纤维素。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第二组合物的100重量份计，所述醋酸丁酸纤维素的重量为2-16重量份。优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述醋酸丁酸纤维素的重量为3-14重量份；更优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述醋酸丁酸纤维素的重量为4-12重量份；以及，最优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述醋酸丁酸纤维素的重量为6-10重量份。在一个具体的实施方式中，基于第二组合物的100重量份计，所述醋酸丁酸纤维素的重量为8重量份。根据本发明所述的制备方法，其中，所述丙烯酸单体选自丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯。在一个具体的实施方式中，所述丙烯酸单体选自甲基丙烯酸甲酯。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第二组合物的100重量份计，所述丙烯酸单体的重量为12-45重量份。优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述丙烯酸单体的重量为15-39重量份；更优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述丙烯酸单体的重量为18-36重量份；以及，最优选地，基于第二组合物的100重量份计，所述丙烯酸单体的重量为21-30重量份。在一个具体的实施方式中，基于第二组合物的100重量份计，所述丙烯酸单体的重量为24重量份。根据本发明所述的制备方法，其中，所述第二组合物进一步包含引发剂和有机溶剂。作为引发剂，包括但不限于，过氧化物、过硫酸盐和偶氮类引发剂。在一个具体的实施方式中，所述引发剂选自过氧化苯甲酰。作为有机溶剂，选自乙二醇单丁醚、正丙醇、正丁醇、异丙醇、异丁醇和甲苯；更优选地，所述有机溶剂选自乙二醇单丁醚、正丙醇、正丁醇、异丙醇、异丁醇；以及，最优选地，所述有机溶剂选自乙二醇单丁醚、正丙醇、正丁醇。在一个具体的实施方式中，所述有机溶剂选自乙二醇单丁醚。根据本发明所述的制备方法，其中，所述改性条件为：温度25-60℃，回流条件下反应0.1-5h。优选地，所述改性条件为：温度30-55℃，回流条件下反应0.2-4h；更优选地，所述改性条件为：温度35-55℃，回流条件下反应0.3-3h；以及，最优选地，所述改性条件为：温度40-50℃，回流条件下反应0.5-2h。在一个具体的实施方式中，所述改性条件为：温度45℃，回流条件下反应1h。根据本发明所述的制备方法，其中，所述第一组合物与第二组合物的重量比为(42-70)：(20-48)。优选地，所述第一组合物与第二组合物的重量比为(46-66)：(24-44)；更优选地，所述第一组合物与第二组合物的重量比为(50-62)：(28-40)；以及，最优选地，所述第一组合物与第二组合物的重量比为(54-58)：(32-36)。在一个具体的实施方式中，所述第一组合物与第二组合物的重量比为56：34。根据本发明所述的制备方法，其中，所述助剂包含分散剂和丙三醇。根据本发明所述的制备方法，其中，所述分散剂选自聚乙二醇。在一个具体的实施方式中，所述分散剂选自peg300。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第三组合物的100重量份计，所述分散剂的重量为0.5-5重量份。优选地，基于第三组合物的100重量份计，所述分散剂的重量为0.8-4重量份；更优选地，基于第三组合物的100重量份计，所述分散剂的重量为1-3重量份；以及，最优选地，基于第三组合物的100重量份计，所述分散剂的重量为1.5-2.5重量份。在一个具体的实施方式中，基于第三组合物的100重量份计，所述分散剂的重量为2重量份。根据本发明所述的制备方法，其中，基于第三组合物的100重量份计，所述丙三醇的重量为4-12重量份。优选地，基于第三组合物的100重量份计，所述丙三醇的重量为5-11重量份；更优选地，基于第三组合物的100重量份计，所述丙三醇的重量为6-10重量份；以及，最优选地，基于第三组合物的100重量份计，所述丙三醇的重量为7-9重量份。在一个具体的实施方式中，基于第三组合物的100重量份计，所述丙三醇的重量为8重量份。有利地，将所述第一组合物和所述第二组合物以及任选的分散剂和丙三醇在1000-2000rpm下搅拌均匀，再用滤网过滤，得到所述第三组合物。另一方面，本发明还提供了一种上述制备方法得到的含镁涂层。不希望局限于任何理论，使用本发明所述涂层能够在钢材表面获得存在形式主要为六方晶系mg结构、无定型mgo和γ-alooh的含镁涂层，六方晶系mg结构、无定型mgo与γ-alooh之间通过较强的作用力均匀结合在一起，既能发挥六方晶系mg结构牺牲阳极的电化学保护作用，又能发挥无定型mgo和γ-alooh的致密阻隔作用。进一步增加表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷处理容易在γ-alooh上形成阻水膜，更加有利于耐腐蚀性能的提升。另一方面，改性的镁纳米颗粒有助于第三组合物在固化时形成致密的涂层，导致其具有较佳的耐磨性能。与现有技术相比，本发明具有下列有益技术效果：使用本发明所述涂层获得的样品不仅耐腐蚀性较佳(≥1000h)，而且耐磨性较佳(≤40mg)。另一方面，进一步增加表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷处理步骤的样品在耐磨性方面尽管没有增加，但在耐腐蚀性方面仍有约12％以上的显著增加。相关技术指标能够使得其能够充分满足用于汽车球关节总成的涂层性能要求。具体实施方式列出下述实施例辅助理解本发明，且无论如何不打算和不应当解释为限制本发明。对于本领域的普通技术人员来说，在阅读本发明的公开内容的基础上将变得显而易见的所有替代方案、修改和等价方案包括在本发明的精神与范围内。在本发明中，耐腐蚀性试验采用中性盐雾试验astm-b117标准，具体条件为：试验箱内温度35℃、相对湿度100％，质量分数为5％的nacl溶液，收集溶液的ph值在6.5～7.2之间，盐雾沉降量为1～2ml/(80cm2·h)，记录涂层表面锈蚀面积开始大于3％的时间。涂层耐磨性测定按国家标准gb1768-2006耐磨性测定法进行，以1000g和1000r条件下摩擦后的涂层失重(mg)衡量耐磨性。实施例1：将40g三叔丁氧基铝与10g三乙醇胺在35g乙二醇单丁醚中搅拌均匀，搅拌过程中缓慢加入15g酒石酸，在室温下搅拌6h得到混合物1a；将4g丁酰基含量为32wt％的醋酸丁酸纤维素溶解于26.4g乙二醇单丁醚中，缓慢滴加0.1g过氧化苯甲酰以及12g甲基丙烯酸甲酯，然后加入7.5g平均粒径为620nm的镁纳米颗粒，搅拌使其混合均匀，然后升温至45℃，回流条件下反应1h，冷却至室温，得到混合物1b；将56g混合物1a与34g混合物1b以及2gpeg300和8g丙三醇在1500rpm下搅拌均匀，再使用250目的滤网过滤，得到混合物1c。将混合物1c以辊涂方式涂覆于钢材表面，在300℃下烘烤30min，得到含镁涂层，并且控制该含镁涂层的厚度为150μm，得到样品1d。样品1d的xrd谱图表明该含镁涂层的镁存在形式主要为六方晶系mg结构和无定型mgo，前者在2θ角34.6和36.9处出现两个衍生峰，分别对应于六方晶系mg结构的(002)和(101)面；后者为无定型形式，主要在2θ角43.2附近出现一个宽峰；而铝存在形式主要为γ-alooh，其在2θ角14.2、27.8、38.3、49.1和64.1处出现衍生峰，分别对应于γ-alooh的(020)、(120)、(031)、(200)和(231)面。将样品1d与2g十六烷基三甲氧基硅烷置于密封的聚四氟乙烯容器，在140℃下保温反应12h，得到表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷的样品1e。ir测试结果显示，样品1e在波数2934cm-1、2879cm-1和1058cm-1具有明显的红外吸收峰，三者分别对应于-ch3、-ch2和si-o键的特征振动峰。这表明，样品1e是表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷的样品1e。实施例2：将45g三叔丁氧基铝与12g三乙醇胺在31g乙二醇单丁醚中搅拌均匀，搅拌过程中缓慢加入12g酒石酸，在室温下搅拌4h得到混合物2a；将3g丁酰基含量为32wt％的醋酸丁酸纤维素溶解于30.4g乙二醇单丁醚中，缓慢滴加0.1g过氧化苯甲酰以及10.5g甲基丙烯酸甲酯，然后加入6g平均粒径为620nm的镁纳米颗粒，搅拌使其混合均匀，然后升温至50℃，回流条件下反应0.5h，冷却至室温，得到混合物2b；将58g混合物2a与32g混合物2b以及2gpeg300和8g丙三醇在1500rpm下搅拌均匀，再使用250目的滤网过滤，得到混合物2c。将混合物2c以辊涂方式涂覆于钢材表面，在250℃下烘烤40min，得到含镁涂层，并且控制该含镁涂层的厚度为120μm，得到样品2d。样品2d的xrd谱图表明该含镁涂层的镁存在形式主要为六方晶系mg结构和无定型mgo；铝存在形式主要为γ-alooh。将样品2d与2g十六烷基三甲氧基硅烷置于密封的聚四氟乙烯容器，在140℃下保温反应12h，得到表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷的样品2e。ir测试结果表明，样品2e是表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷的样品2e。实施例3：将35g三叔丁氧基铝与8g三乙醇胺在39g乙二醇单丁醚中搅拌均匀，搅拌过程中缓慢加入18g酒石酸，在室温下搅拌5h得到混合物3a；将5g丁酰基含量为32wt％的醋酸丁酸纤维素溶解于30.9g乙二醇单丁醚中，缓慢滴加0.1g过氧化苯甲酰以及15g甲基丙烯酸甲酯，然后加入9g平均粒径为620nm的镁纳米颗粒，搅拌使其混合均匀，然后升温至40℃，回流条件下反应2h，冷却至室温，得到混合物3b；将54g混合物3a与36g混合物3b以及2gpeg300和8g丙三醇在1500rpm下搅拌均匀，再使用250目的滤网过滤，得到混合物3c。将混合物3c以辊涂方式涂覆于钢材表面，在250℃下烘烤40min，得到含镁涂层，并且控制该含镁涂层的厚度为120μm，得到样品3d。样品3d的xrd谱图表明该含镁涂层的镁存在形式主要为六方晶系mg结构和无定型mgo；铝存在形式主要为γ-alooh。将样品3d与2g十六烷基三甲氧基硅烷置于密封的聚四氟乙烯容器，在140℃下保温反应12h，得到表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷的样品3e。ir测试结果表明，样品3e是表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷的样品3e。比较例1：其余条件同实施例1，但混合物1b直接使用7.5g平均粒径为620nm的镁纳米颗粒和42.5g乙二醇单丁醚的混合物。比较例2：其余条件同实施例1，但将混合物1b替换为50g乙二醇单丁醚。比较例3：其余条件同实施例1，但直接使用样品1d，不再进行后续的表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷处理步骤。按照前述测试方法，实施例1-3和比较例1-3样品的耐腐蚀性和耐磨性，相关结果如表1所示：表1样品耐腐蚀性/h耐磨性/mg实施例1116532实施例2109729实施例3123237比较例157185比较例2286193比较例392741从表1可以看出，与比较例1-2相比，使用本发明实施例1-3的样品不仅耐腐蚀性较佳(≥1000h)，而且耐磨性较佳(≤40mg)。与比较例3相比，进一步增加表面气相沉积十六烷基三甲氧基硅烷处理步骤的样品在耐磨性方面尽管没有增加，但在耐腐蚀性方面仍有约12％以上的显著增加。相关技术指标能够使得其能够充分满足用于汽车球关节总成的涂层性能要求。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12