CN206916212U

CN206916212U - 一种具有含钛化合物涂层的剪线钳

Info

Publication number: CN206916212U
Application number: CN201720824223.9U
Authority: CN
Inventors: 唐永炳; 陈光海; 蒋春磊
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2027-07-06

Abstract

本实用新型提供了一种具有含钛化合物涂层的剪线钳，包括剪线钳基体以及设置在剪线钳基体的刃口上的含钛化合物涂层，所述含钛化合物涂层包括TiN涂层、TiAlN涂层、TiC涂层、TiWC₂涂层、Ti₂AlNb涂层或TiAl₃涂层。本实用新型的剪线钳基体的刃口上设置有含钛化合物涂层，得到的剪线钳具有良好的耐磨性和抗腐蚀性，使用寿命较长，粘着性较低，且提高了剪线钳的美观程度。

Description

一种具有含钛化合物涂层的剪线钳

技术领域

本实用新型涉及一种剪线钳，具体涉及一种具有含钛化合物涂层的剪线钳。

背景技术

电工剪电线用的是一种安全绝缘的剪线钳，使用方便。比如陈桂芳等人(申请号为200910182986.8)公开了一种安全剪线钳，其主要由绝缘材料的剪线钳、钢制材料的钳口、四条防水槽组成，虽然它的钳口为钢制材料，其他部位均为绝缘材料，在受潮时同样能够安全剪线，但是钢制的钳口没有涂层的保护，在空气中受潮时候容易生锈(铁锈主要成分为Fe₂O₃)，更易被腐蚀，刃口没有经过表面处理，在剪线时(比如剪铜线)，容易卷刃，刃口易粘着电线，影响其使用寿命，如果处理不当，还会引发安全事故。又如李红来等人(申请号为201320273662.7)设计了一种剪线钳，其包括钳柄、连接轴与钳头，钳头设有弧形槽，槽内有弹簧，弹簧上有切割刀片，虽然剪线钳结构简单，操作方便，节省劳动力，能够很好的避免剪断线芯，减少了维修人员的工作难度，但是和上述陈桂芳等人的发明专利遇到同样的问题，即钳口在服役期间，由于没有外加涂层的防护，容易被空气中某些成分腐蚀，导致钳口硬度降低，容易卷刃，且粘着性增加，增加了维修时的危险性，使用寿命降低。

然而针对剪线钳刃口性能的改进方案鲜有报道。因此，有必要提供一种具有良好性能的剪线钳。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种具有含钛化合物涂层的剪线钳。采用过渡金属Ti的化合物涂覆剪线钳刃口，提高了现有剪线钳制品刃口的耐磨性、抗腐蚀性、硬度和使用寿命，降低粘着性，同时提高了产品的美观程度。

本实用新型提供了一种具有含钛化合物涂层的剪线钳，包括剪线钳基体以及设置在剪线钳基体的刃口上的含钛化合物涂层，所述含钛化合物涂层包括TiN涂层、TiAlN涂层、TiC涂层、TiWC₂涂层、Ti₂AlNb涂层或TiAl₃涂层。

其中，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～1μm。

其中，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～0.5μm。

其中，所述剪线钳基体与所述含钛化合物涂层之间还设有钛金属层。

其中，所述钛金属层的厚度为20nm～500nm。

其中，所述含钛化合物涂层的纳米压痕硬度不小于20GPa。

其中，所述纳米压痕硬度为20～40GPa。

其中，所述TiN涂层的纳米压痕硬度为20～22GPa。

其中，所述TiAlN涂层的纳米压痕硬度为28～32GPa。

其中，所述剪线钳基体的材质为钢材料。

本实用新型提供的具有含钛化合物涂层的剪线钳，在剪线钳本体的刃口上设置有含钛化合物涂层，所述含钛化合物涂层硬度较高、耐腐蚀较好，且具有良好的抗粘性，这样得到的剪线钳具有良好的耐磨性、抗腐蚀性、硬度和使用寿命，降低了粘着性，提高了产品的美观程度。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中具有含钛化合物涂层的剪线钳的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施方式中具有含钛化合物涂层的剪线钳的结构示意图。

具体实施方式

以下所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

如图1所示，图1为本实用新型一实施方式中具有含钛化合物涂层的剪线钳的结构示意图；本实用新型提供了一种具有含钛化合物涂层的剪线钳，包括剪线钳基体以及设置在剪线钳基体的刃口1上的含钛化合物涂层3，所述含钛化合物涂层包括TiN涂层、TiAlN涂层、TiC涂层、TiWC₂涂层、Ti₂AlNb涂层或TiAl₃涂层。

本实用新型实施方式中，剪线钳本体的结构为常规结构，一般包括钳柄、连接轴和钳头，钳头处设有刃口。本实用新型可以仅在剪线钳本体的刃口上设置含钛化合物涂层，也可以在整个钳头上设置含钛化合物涂层。可选地，剪线钳本体的材质为钢材料。

本实用新型实施方式中，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～1μm。可选地，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～0.5μm。

如图2所示，图2为本实用新型另一实施方式中具有含钛化合物涂层的剪线钳的结构示意图；本实用新型实施方式中，所述剪线钳基体1与所述含钛化合物涂层3之间还设有钛金属层2。即所述具有含钛化合物涂层的剪线钳依次包括剪线钳基体1、设置在剪线钳基体1刃口表面的所述钛金属层2以及设置在所述钛金属层2表面的含钛化合物涂层3。所述钛金属层2的材质为钛金属单质。可选地，所述钛金属层的厚度为20nm～500nm。

本实用新型实施方式中，所述含钛化合物涂层的纳米压痕硬度不小于20GPa。可选地，所述纳米压痕硬度为20～40GPa。可选地，所述TiN涂层的纳米压痕硬度为20～22GPa。可选地，所述TiAlN涂层的纳米压痕硬度为28～32GPa。

本实用新型实施方式中，所述含钛化合物涂层通过物理气相沉积的方式设置在所述剪线钳基体的刃口上。

本实用新型还提供了一种具有含钛化合物涂层的剪线钳的制备方法，包括：

提供设有刃口的剪线钳基体，对所述剪线钳基体的刃口进行预处理；

采用物理气相沉积的方法在预处理后的剪线钳基体的刃口上沉积含钛化合物涂层，所述含钛化合物涂层包括TiN涂层、TiAlN涂层、TiC涂层、TiWC₂涂层、Ti₂AlNb涂层或TiAl₃涂层，制得具有含钛化合物涂层的剪线钳。

本实用新型实施方式中，剪线钳本体的结构为常规结构，一般包括钳柄、连接轴和钳头，钳头处设有刃口。在刃口上制备含钛化合物涂层时，可先将钳柄和连接轴用铝箔包起来，从而不会在钳柄和连接轴上沉积涂层。

本实用新型实施方式中，所述预处理包括对剪线钳基体进行溶剂清洗、辉光清洗和离子源清洗操作中的至少一种。可选地，所述预处理包括对剪线钳基体依次进行溶剂清洗、辉光清洗和离子源清洗。

可选地，所述溶剂清洗的操作包括：将剪线钳基体放入丙酮溶液中超声清洗5～50min，然后将剪线钳基体转移到无水乙醇溶液中超声清洗5～45min，接着用干燥氮气将剪线钳表面的乙醇溶液吹干，最后将剪线钳基体放到鼓风干燥箱中于60～150℃烘干。

可选地，溶剂清洗后，将烘干的剪线钳固定在磁控溅射镀膜设备中的转架上；关紧真空室门，启动水冷机组(其目的是将离子源、分子泵、溅射靶、真空腔室的水路接通)，随后开启空压机和PVD镀膜设备总电源开关，打开机械泵、辅抽阀、分子泵，其中分子泵控制面板上显示爬升中；当分子泵爬升至全速以后，切断辅抽阀，开启粗抽阀，让真空系统进入粗抽状态；如果真空室腔体压强在10Pa以下，再次打开辅抽阀抽真空；如果真空室腔体的压强在3Pa以下，切断粗抽阀，启动高阀(其目的是让真空室系统进入抽高真空状态)。如果真空室腔体压强已经在5.0×10^-3Pa以下，此时打开加热电源，对真空室系统和剪线钳预热处理，其温度范围是100～500℃，同时开启转架系统按钮，使剪线钳在转架上能够随着转架进行公转、自转(其目的是让剪线钳受热均匀，便于后续涂层沉积)；当真空室系统的压强在3.0×10^-3Pa以下，就可以开始辉光清洗操作。

可选地，所述辉光清洗的操作包括：将剪线钳基体置于真空室内，通入氩气，流量为150～550sccm，调节所述真空室的真空度为0.5Pa～1.8Pa，在基体上加载偏压，所述偏压为-400～-850V，对所述剪线钳基体进行辉光清洗，清洗时间为10～40min。

可选地，所述离子源清洗的操作包括：将剪线钳基体置于真空室内，打开离子源，对所述剪线钳基体进行离子刻蚀清洗，其中，离子源电压为55～80V，氩气流量80～500sccm，所述真空室内工作压强0.2～1.5Pa，在基体上加载偏压，所述偏压为-150～-700V；离子源清洗时间为10～60min。

本实用新型实施方式中，所述物理气相沉积包括磁控溅射或电弧离子镀。

本实用新型实施方式中，采用磁控溅射的方法在所述剪线钳基体的刃口上制备含钛化合物涂层的操作具体包括：

将预处理后的剪线钳基体置于真空室内，通入氩气或氮气，所述氩气或氮气的流量为20sccm～650sccm，调节真空室压强至0.2Pa～1.8Pa，开启靶材，靶偏压为-10V～-250V，靶功率为0.2kW～7.0kW，沉积过程中在基体上加载偏压，基底偏压为-20V～-150V，功率为1.0～3.5kW；沉积温度为100～550℃，沉积时间为5～30min；

所述采用电弧离子镀的方法在所述剪线钳基体的刃口上沉积含钛化合物涂层的操作具体包括：

将预处理后的剪线钳基体置于真空室内，通入氩气或氮气，所述氩气或氮气的流量为50sccm～650sccm，调节真空室压强至0.3Pa～1.8Pa，开启靶材，靶偏压为-10V～-150V，靶功率为0.2kW～4.5kW，沉积过程中在基体上加载偏压，基底偏压为-20V～-150V，功率为0.2～3.0kW，沉积温度为100～550℃，沉积时间为5～30min。

具体地，采用磁控溅射的方法在所述剪线钳基体的刃口上制备含钛化合物涂层的操作具体包括：

当含钛化合物涂层为TiN或者沉积TiAlN涂层，通入氮气，调节氮气流量为50sccm～450sccm，调节真空室工作压强为0.3Pa～1.1Pa，单独打开Ti磁控靶材用于沉积TiN或者同时打开Ti磁控靶材和Al磁控靶材用于沉积TiAlN涂层，其中若单独打开Ti磁控靶材时的靶偏压为-20V～-250V，功率为0.8kW～7.0kW，其中基底偏压为-50-150V，功率为1.5-3.0kW；若同时打开Ti磁控靶材和Al磁控靶材，其中Ti磁控靶材的靶偏压为-10V～-180V，靶功率为0.2kW～1.5kW，Al磁控靶材的靶偏压为-10V～-150V，靶功率为0.2kW～1.2kW，其中基底偏压为-50～-100V，功率为1.5～2.5kW；

当含钛化合物涂层为TiC涂层时，通入氩气，氩气流量为20sccm～550sccm，调节真空室工作压强为0.2Pa～1.3Pa，TiC靶偏压为-20V～-100，靶功率为1.0kW～2.5kW，其中基底偏压为-20～-100V，功率为1.0～2.5KW；

当含钛化合物涂层为TiWC₂涂层时，通入氩气，氩气流量150sccm～550sccm，调节真空室工作压强为0.8Pa～1.2Pa，同时打开Ti磁控靶材、W磁控靶材和C磁控靶材用于沉积TiWC₂涂层，Ti靶偏压为-50V～-200V，靶功率为1.5kW～5.0kW；W靶偏压为-20～-100V，功率为1.0～2.5KW；C靶偏压为-10～-50V，功率为0.5～2.0kW。其中基底偏压为-50～-150V，功率为1.5～3.0kW；

当含钛化合物涂层为Ti₂AlNb涂层时，通入氩气，氩气流量50sccm～650sccm，调节真空室工作压强为0.3Pa～1.8Pa，同时打开Ti磁控靶材、Al磁控靶材和Nb磁控靶材用于沉积Ti₂AlNb涂层，Ti靶偏压为-20V～-200V，靶功率为0.8kW～2.0kW；Al靶偏压为-50V～-100V，功率为1.5kW～2.5KW；Nb靶偏压为-20～-50V，功率为0.8～2.0kW。其中基底偏压为-50～-100V，功率为1.5～2.5kW；

当含钛化合物涂层为TiAl₃涂层时，通入氩气，氩气流量100sccm～650sccm，调节真空室工作压强为0.5Pa～1.8Pa，同时打开Ti磁控靶材和Al磁控靶材用于沉积TiAl₃涂层，Ti靶偏压为-50V～-200V，靶功率为1.0kW～2.0kW；Al靶偏压为-20V～-150V，功率为0.4kW～1.2kW。其中基底偏压为-50～-100V，功率为1.5～2.5kW。

具体地，采用电弧离子镀的方法在所述剪线钳的刃口上沉积含钛化合物涂层的操作具体包括：

当含钛化合物涂层为TiN或者沉积TiAlN涂层，通入氮气，调节氮气流量为50sccm～500sccm，调节真空室工作压强为0.3Pa～1.2Pa，单独打开Ti电弧靶材用于沉积TiN或者同时打开Ti电弧靶材和Al电弧靶材用于沉积TiAlN，其中若单独打开Ti电弧靶材时的靶偏压为-10V～-100V，功率为0.4kW～3.0kW，其中基底偏压为-25～-100V，功率为1.0～2.0kW；若同时打开Ti电弧靶材和Al电弧靶材，其中Ti电弧靶材的靶偏压为-10V～-100V，靶功率为0.2kW～1.0kW，Al电弧靶材的靶偏压为-10V～-100V，靶功率为0.2kW～0.8kW，其中基底偏压为-50～-80V，功率为1.5～2.0kW；

当含钛化合物涂层为TiC涂层时，通入氩气，氩气流量为50sccm～550sccm，调节真空室工作压强为0.3Pa～1.2Pa，TiC靶偏压为-30V～-150V，靶功率为1.0kW～4.0kW，其中基底偏压为-20～-120V，功率为1.0～2.5kW；

当含钛化合物涂层为TiWC₂涂层时，通入氩气，氩气流量100sccm～550sccm，调节真空室工作压强为0.5Pa～1.2Pa，Ti靶偏压为-20V～-150V，靶功率为1.0kW～4.0kW；W靶偏压为-20～-80V，功率为1.0～2.0kW；C靶偏压为-10～-50V，功率为0.5～2.0kW；其中基底偏压为-50～-120V，功率为1.5～2.5kW；

当含钛化合物涂层为Ti₂AlNb涂层时，通入氩气，氩气流量50sccm～450sccm，调节真空室工作压强为0.3Pa～0.8Pa，Ti靶偏压为-20V～-100V，靶功率为0.8kW～1.5kW；Al靶偏压为-20V～-80V，功率为1.0kW～2.0kW；Nb靶偏压为-20～-50V，功率为0.8～1.5kW；其中基底偏压为-50～-80V，功率为1.5～2.0KW；

当含钛化合物涂层为TiAl₃涂层时，通入氩气，氩气流量150sccm～650sccm，调节真空室工作压强为0.8Pa～1.8Pa，Ti靶偏压为-50V～-150V，靶功率为0.8kW～1.5kW；Al靶偏压为-20V～-100V，功率为0.4kW～1.0kW；其中基底偏压为-20～-80V，功率为1.5～2.0kW。

本实用新型另一实施方式中，在制备所述含钛化合物涂层之前，先在所述剪线钳基体的刃口表面通过物理气相沉积的方法沉积钛金属层，所述钛金属层的厚度为20nm-500nm。

可选地，所述物理气相沉积包括磁控溅射或电弧离子镀；

采用磁控溅射的方法在所述剪线钳基体的刃口表面沉积钛金属层的操作具体包括：

将预处理后的剪线钳基体置于真空室中，通入氩气，开启Ti磁控靶材，所述Ti磁控靶材靶偏压为-20V～-200V，功率为0.8kW～5.0kW，沉积过程中在基体上加载偏压，基底偏压为-50V～-100V，功率为1.5～2.5kW，沉积温度为100～550℃，沉积时间5～15min；

采用电弧离子镀的方法在所述剪线钳基体的刃口表面沉积钛金属层的操作具体包括：

将预处理后的剪线钳基体置于真空室中，通入氩气，开启Ti电弧靶材，所述Ti电弧靶材靶偏压为-50V～-150V，功率为1.0kW～4.0kW，沉积过程中在基体上加载偏压，基底偏压为-50～-80V，功率为1.5～2.0kW，沉积温度为100～550℃，沉积时间5～10min。

本实用新型实施方式中，涂层制备结束后，切断磁控靶电源、偏压电源，接着关闭气体质量流量计与气瓶主阀和减压阀；设置降温程序，当温度低于100℃后，关闭真空泵组和抽气阀，接着关闭水冷机组与设备的总电源；打开放气阀，打开真空室门(当真空室腔体的压强和外界压强平衡后才能打开)，然后将剪线钳取出，用吸尘器清理真空室腔体，将下一个样放入转架，关闭真空室门，待下次沉积。

本实用新型提供的具有含钛化合物涂层的剪线钳的制备方法，采用的靶材导电性强，工艺条件易控，设备简单，操作方便，工作效率高，有利于具有含钛化合物涂层的剪线钳的产业化生产。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，包括剪线钳基体以及设置在剪线钳基体的刃口上的含钛化合物涂层，所述含钛化合物涂层包括TiN涂层、TiAlN涂层、TiC涂层、TiWC₂涂层、Ti₂AlNb涂层或TiAl₃涂层。

2.如权利要求1所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～1μm。

3.如权利要求2所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～0.5μm。

4.如权利要求1所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述剪线钳基体与所述含钛化合物涂层之间还设有钛金属层。

5.如权利要求4所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述钛金属层的厚度为20nm～500nm。

6.如权利要求1所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述含钛化合物涂层的纳米压痕硬度不小于20GPa。

7.如权利要求6所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述纳米压痕硬度为20～40GPa。

8.如权利要求6所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述TiN涂层的纳米压痕硬度为20～22GPa。

9.如权利要求6所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述TiAlN涂层的纳米压痕硬度为28～32GPa。

10.如权利要求1所述的具有含钛化合物涂层的剪线钳，其特征在于，所述剪线钳基体的材质为钢材料。