一种具有含钛化合物涂层的剪线钳及其制备方法与流程

本发明涉及物理气相沉积技术领域，具体涉及一种具有含钛化合物涂层的剪线钳及其制备方法。

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)发明了一种安全剪线钳，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。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明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，同时增强产品的美观程度。

本发明第一方面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中的含钛化合物包括tin、tialn、tic、tiwc2、ti2alnb和tial3中的至少一种。

其中，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～1μm。

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，所述钛金属层的厚度为20nm～500nm。

其中，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。

本发明第一方面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，增强了产品的美观程度。

本发明第二方面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所述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中的含钛化合物包括tin、tialn、tic、tiwc2、ti2alnb和tial3中的至少一种，制得具有含钛化合物涂层的剪线钳。

其中，所述物理气相沉积的方法包括磁控溅射或电弧离子镀。

其中，采用磁控溅射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：

将预处理后的剪线钳基体置于真空室内，通入氩气或氮气，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-50v～-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，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-25v～-150v，功率为0.2～3.0kw，沉积温度为100～550℃，沉积时间为5～30min。

其中，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。

其中，所述物理气相沉积的方法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磁控靶材的靶偏压为-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电弧靶材的靶偏压为-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-50v～-80v，功率为1.5kw～2.0kw，沉积温度为100～550℃，沉积时间5min～10min。

其中，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。

其中，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，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。

其中，所述离子源清洗的操作包括：将剪线钳基体置于真空室内，通入氩气，打开离子源，对所述剪线钳基体进行离子源清洗，其中，离子源电压为55～80v，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。

本发明第二方面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。

综上，本发明有益效果包括以下几个方面：

1、本发明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，增强了产品的美观程度。

2、本发明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。

附图说明

图1为本发明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为本发明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；

图3为本发明实施例1提供的具有含钛化合物涂层的制备方法流程图；

图4为本发明实施例提供的具有含钛化合物涂层的制备方法中采用磁控溅射/电弧离子镀复合镀膜设备示意图。

具体实施方式

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

如图1所示，图1为本发明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；本发明第一方面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3中的含钛化合物包括tin、tialn、tic、tiwc2、ti2alnb和tial3中的至少一种。

本发明实施方式中，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。本发明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。

本发明实施方式中，所述含钛化合物涂层的厚度为0.1μm～1μm。

如图2所示，图2为本发明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；本发明实施方式中，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，所述钛金属层的厚度为20nm～500nm。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。所述钛金属层的材质为钛金属单质。本发明在剪线钳基体和含钛化合物涂层之间设置钛金属层可以提高剪线钳基体和含钛化合物涂层之间的结合力。

本发明实施方式中，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。具体地，当含钛化合物涂层为tin涂层时，tin涂层的纳米压痕硬度为20-22gpa；当含钛化合物涂层为tialn涂层时，tialn的纳米压痕硬度为28-32gpa。可选地，所述含钛化合物涂层为一层致密的涂层。本发明通过在剪线钳基体上设置含钛化合物涂层，相对于未设置涂层的剪线钳，大大提高了硬度。通过剪线钳剪切细钢丝可以看出，刃口没有脱落的涂层，而且相对于原始基底更容易剪切，不会存在断刃的现象；同时设置含钛化合物涂层后，大大提高了剪线钳的耐腐蚀性能。

本发明实施方式中，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。

本发明第一方面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，增强了产品的美观程度。

本发明第二方面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所述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中的含钛化合物包括tin、tialn、tic、tiwc2、ti2alnb和tial3中的至少一种，制得具有含钛化合物涂层的剪线钳。

本发明实施方式中，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。

本发明实施方式中，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(离子刻蚀清洗)。

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，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，氩气流量为150～550sccm；

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，通入氩气，打开离子源，对所述剪线钳基体进行离子源清洗，其中，离子源电压为55～80v，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。可选地，氩气流量80～500sccm。

本发明实施方式中，所述物理气相沉积的方法包括磁控溅射或电弧离子镀。

本发明实施方式中，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，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；可选地，所述氩气或氮气的流量为20sccm～650sccm。

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，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-25v～-150v，功率为0.2～3.0kw，沉积温度为100～550℃，沉积时间为5～30min。可选地，所述氩气或氮气的流量为50sccm～650sccm。

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；可选地，调节氮气流量为50sccm～450sccm。

当含钛化合物涂层为tic涂层时，通入氩气，调节真空室工作压强为0.2pa～1.3pa，tic靶偏压为-20v～-100v，靶功率为1.0kw～2.5kw，其中基底偏压为-20v～-100v，功率为1.0～2.5kw；可选地，氩气流量为20sccm～550sccm。

当含钛化合物涂层为tiwc2涂层时，通入氩气，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-50v～-150v，功率为1.5～3.0kw；可选地，氩气流量为150sccm～550sccm。

当含钛化合物涂层为ti2alnb涂层时，通入氩气，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-50v～-100v，功率为1.5～2.5kw；可选地，氩气流量为50sccm～650sccm。

当含钛化合物涂层为tial3涂层时，通入氩气，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-50v～-100v，功率为1.5～2.5kw。可选地，氩气流量100sccm～650sccm。

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-25v～-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-50v～-80v，功率为1.5～2.0kw；可选地，调节氮气流量为50sccm～500sccm。

当含钛化合物涂层为tic涂层时，通入氩气，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-20v～-120v，功率为1.0～2.5kw；可选地，氩气流量为50sccm～550sccm。

当含钛化合物涂层为tiwc2涂层时，通入氩气，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-50v～-120v，功率为1.5～2.5kw；可选地，氩气流量为100sccm～550sccm；

当含钛化合物涂层为ti2alnb涂层时，通入氩气，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-50v～-80v，功率为1.5～2.0kw；可选地，氩气流量50sccm～450sccm；

当含钛化合物涂层为tial3涂层时，通入氩气，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-20v～-80v，功率为1.5～2.0kw。可选地，氩气流量150sccm～650sccm。

本发明另一实施方式中，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，所述物理气相沉积的方法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磁控靶材的靶偏压为-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-50～-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。

本发明实施方式中，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。

本发明第二方面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。

以下实施例1-6为磁控溅射制备含ti涂层的工艺，实施例7-12为电弧离子镀制备含ti涂层的工艺。

实施例1：

本实施例提供了一种具有tin涂层的剪线钳及涂层制备方法。

其制备方法步骤如附图3所示，采用如图4所示的磁控溅射/电弧离子镀复合镀膜设备。本实施例采用磁控溅射制备tin涂层，具体包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶，通入气体n2进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗：首先将剪线钳放入丙酮溶液中超声清洗30min，然后将剪线钳转移到无水乙醇溶液中超声清洗25min，接着用干燥氮气将剪线钳表面的乙醇溶液吹干，最后将剪线钳放到鼓风干燥箱中于120℃烘干；

3、装样、抽真空和加热处理：然后将烘干的剪线钳固定在磁控溅射镀膜设备中(如图3所示)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，其温度是300℃，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)；如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，就可以开始镀膜工序的第一步-辉光清洗；

4、辉光清洗：如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，打开氩气瓶主阀，启动控制面板内的减压阀、离子源阀、弧阀和靶阀和质量流量计，通入氩气至真空室系统内部，其流量为500sccm，真空度为1.5pa，基底偏压为-800v，对剪线钳辉光清洗，清洗时间30min；

5、离子源清洗：辉光清洗结束后，打开离子源，对剪线钳进行离子源清洗，离子源电压为60v，氩气流量400sccm，炉内工作压强1.2pa，基底偏压设置为-300v；清洗时间为35min；

6、涂层沉积：当离子源源清洗结束之后，设置打底层为ti涂层，具体工艺参数：ti磁控靶材的靶偏压-100v，功率为2.5kw，其中基底偏压为-100v，功率2.5kw，沉积温度为300℃，沉积时间为5min，制得厚度为100nm的钛金属层；

沉积tin涂层，直接通入氮气(n2)，调节n2流量为250sccm，当工作压强为0.6pa时，打开ti磁控靶材(图3磁控靶位1)，ti磁控靶材的靶偏压为-150v，功率为2.5kw；其中基底偏压为-100v，功率为2.0kw。沉积温度为300℃，沉积时间为20min，tin涂层的厚度为0.6μm。

7、出炉：当涂层沉积结束以后，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。

实施例2：

本实施例提供了一种具有tialn涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用磁控溅射制备tialn涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶和al靶，通入气体n2进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗：首先将剪线钳放入丙酮溶液中超声清洗20min，然后将剪线钳转移到无水乙醇溶液中超声清洗35min，接着用干燥氮气将剪线钳表面的乙醇溶液吹干，最后将剪线钳放到鼓风干燥箱中于100℃烘干；

3、装样、抽真空和加热处理：然后将烘干的剪线钳固定在磁控溅射镀膜设备中(如图3所示)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400℃，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)；如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，就可以开始镀膜工序的第一步-辉光清洗；

4、辉光清洗：如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，打开氩气瓶主阀，启动控制面板内的减压阀、离子源阀、弧阀和靶阀和质量流量计，通入氩气至真空室系统内部，其流量为450sccm，真空度为1.3pa，基底偏压为-700v，对剪线钳辉光清洗，清洗时间20min；

5、离子源清洗：辉光清洗结束后，打开离子源，对剪线钳进行离子源清洗，离子源电压为55v，氩气流量300sccm，炉内工作压强0.8pa，基底偏压设置为-200v；时间控制在40min；

6、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底ti涂层，具体工艺参数：ti磁控靶材靶偏压-150v，功率为3.0kw，其中基底偏压为-100v，功率为2.5kw，沉积温度为400℃，沉积时间5min，制得厚度为100nm的钛金属层；

开始沉积tialn涂层，通入氮气(n2)，调节n2流量为350sccm，当工作压强为0.8pa时，同时打开ti磁控靶材(图3磁控靶位1)和al磁控靶材(图3磁控靶位2)，其中单独打开其中ti磁控靶材的靶偏压为-150v，靶功率为1.0kw，al磁控靶材的靶偏压为-120v，靶功率为0.8kw。其中基底偏压为-100v，功率为2.0kw。沉积温度为400℃，沉积时间为10min，tialn涂层厚度为0.2μm。

7、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例3：

本实施例提供了一种具有tic涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用磁控溅射制备tic涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用tic靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗：首先将剪线钳放入丙酮溶液中超声清洗30min，然后将剪线钳转移到无水乙醇溶液中超声清洗40min，接着用干燥氮气将剪线钳表面的乙醇溶液吹干，最后将剪线钳放到鼓风干燥箱中于120℃烘干；

3、装样、抽真空和加热处理：然后将烘干的剪线钳固定在磁控溅射镀膜设备中(如图3所示)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，其温度是350℃，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)；如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，就可以开始镀膜工序的第一步-辉光清洗；

4、辉光清洗：如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，打开氩气瓶主阀，启动控制面板内的减压阀、离子源阀、弧阀和靶阀和质量流量计，通入氩气至真空室系统内部，其流量为500sccm，真空度为1.5pa，基底偏压为-600v，对剪线钳辉光清洗，清洗时间25min；

5、离子源清洗：辉光清洗结束后，打开离子源，对剪线钳进行离子源清洗，离子源电压为65v，氩气流量200sccm，炉内工作压强0.6pa，基底偏压设置为-250v；时间控制在30min；

6、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底ti涂层，具体工艺参数：ti磁控靶材的靶偏压-80v，功率为2.0kw，其中基底偏压为-80v，功率为2.0kw，沉积温度为350℃，沉积时间为5min，制得厚度为100nm的钛金属层；

调整氩气流量为350sccm，调节真空室工作压强为1.0pa，tic靶(图3靶位3)偏压为-100v，靶功率为2.5kw，其中基底偏压为-80v，功率为2.0kw。沉积温度为350℃，沉积时间为10min，tic涂层厚度为0.2μm。

7、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例4：

本实施例提供了一种具有tiwc2涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用磁控溅射制备tiwc2涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶、w靶和c靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗：首先将剪线钳放入丙酮溶液中超声清洗25min，然后将剪线钳转移到无水乙醇溶液中超声清洗30min，接着用干燥氮气将剪线钳表面的乙醇溶液吹干，最后将剪线钳放到鼓风干燥箱中于100℃烘干；

3、装样、抽真空和加热处理：然后将烘干的剪线钳固定在磁控溅射镀膜设备中(如图3所示)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，其温度是350℃，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)；如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，就可以开始镀膜工序的第一步-辉光清洗；

4、辉光清洗：如果真空室系统的压强在3.0×10^-3pa以下，打开氩气瓶主阀，启动控制面板内的减压阀、离子源阀、弧阀和靶阀和质量流量计，通入氩气至真空室系统内部，其流量为400sccm，真空度为1.0pa，基底偏压为-600v，对剪线钳辉光清洗，清洗时间20min；

5、离子源清洗：辉光清洗结束后，打开离子源，对剪线钳进行离子源清洗，离子源电压为75v，氩气流量150sccm，炉内工作压强0.5pa，基底偏压设置为-200v；时间控制在35min；

6、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底ti涂层，具体工艺参数：ti磁控靶材的靶偏压-100v，功率为2.5kw，其中基底偏压为-100v，功率为2.5kw，沉积温度为350℃，沉积时间5min，制得厚度为20nm的钛金属层；

调整氩气流量为350sccm，调节真空室工作压强为0.8pa，ti靶偏压为-200v，靶功率为5.0kw；w靶偏压为-100v，功率为2.5kw；c靶偏压为-50v，功率为2.0kw。其中基底偏压为-100v，功率为2.5kw，沉积温度为350℃，沉积时间为10min，tiwc2涂层厚度为0.5μm。

7、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例5：

本实施例提供了一种具有ti2alnb涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用磁控溅射制备ti2alnb涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶、al靶和nb靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例4类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底ti层，具体工艺参数：ti磁控靶材的靶偏压-80v，功率为2.0kw，其中基底偏压为-80v，功率为2.0kw，沉积温度为450℃，沉积时间为5min，制得厚度为500nm的钛金属层；

调整氩气流量为300sccm，调节真空室工作压强为0.6pa，ti靶偏压为-100v，靶功率为1.0kw；al靶偏压为-100v，功率为2.5kw；nb靶偏压为-50v，功率为2.0kw。其中基底偏压为-80v，功率为2.0kw。沉积温度为450℃，沉积时间为15min，ti2alnb涂层厚度为0.8μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例6：

本实施例提供了一种具有tial3涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用磁控溅射制备tial3涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶和al靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例4类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底ti层，具体工艺参数：ti磁控靶材的靶偏压-50v，功率为1.0kw，其中基底偏压为-80v，功率为2.0kw，沉积温度为500℃，沉积时间8min，制得厚度为100nm的钛金属层；

调整氩气流量为300sccm，真空室工作压强为0.8pa，ti靶偏压为-100v，靶功率为1.5kw；al靶偏压为-150v，功率为1.2kw。其中基底偏压为-100v，功率为2.5kw。沉积温度为500℃，沉积时间为10min，tial3涂层厚度为0.6μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例7：

本实施例提供了一种具有tin涂层的剪线钳及涂层制备方法。

其制备方法步骤如附图2所示，采用如图3所示的磁控溅射/电弧离子镀复合镀膜设备。本实施例采用电弧离子镀制备tin涂层，包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶，通入气体n2进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例1类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底层为ti涂层，具体工艺参数：ti电弧靶材的靶偏压-50v，功率为1.0kw，其中基底偏压为-50v，功率为1.5kw，沉积温度为350℃，沉积时间5min，制得厚度为100nm的钛金属层；

通入氮气，调节氮气流量为350sccm，调节真空室工作压强为0.8pa，打开ti电弧靶材时的靶偏压为-100v，功率为3.0kw，其中基底偏压为-100v，功率为2.0kw；沉积温度为350℃，沉积时间为10min，tin涂层的厚度为0.4μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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。

实施例8：

本实施例提供了一种具有tialn涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用电弧离子镀制备tialn涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶和al靶，通入气体n2进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例2类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底层为ti涂层，具体工艺参数：ti电弧靶材的靶偏压-80v，功率为1.5kw，其中基底偏压为-50v，功率为1.5kw，沉积温度为500℃，沉积时间为5min，制得厚度为100nm的钛金属层；

沉积tialn涂层，通入氮气，调节氮气流量为450sccm，调节真空室工作压强为1.0pa，其中ti电弧靶材的靶偏压为-80v，靶功率为0.8kw，al电弧靶材的靶偏压为-80v，靶功率为0.6kw，其中基底偏压为-60v，功率为1.8kw。沉积温度为500℃，沉积时间为10min，tialn涂层厚度为0.4μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例9：

本实施例提供了一种具有tic涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用电弧离子镀制备tic涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用tic靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例3类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底层为ti涂层，具体工艺参数：ti电弧靶材的靶偏压-120v，功率为2.0kw，其中基底偏压为-70v，功率为1.8kw，沉积温度为300℃，沉积时间8min，制得厚度为100nm的钛金属层；

当含钛化合物涂层为tic涂层时，通入氩气，氩气流量为250sccm，调节真空室工作压强为0.6pa，tic靶偏压为-100v，靶功率为4.0kw，其中基底偏压为-100v，功率为2.0kw。沉积温度为300℃，沉积时间为10min，tic涂层厚度为0.6μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例10：

本实施例提供了一种具有tiwc2涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用电弧离子镀制备tiwc2涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶、w靶和c靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例4类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底层为ti涂层，具体工艺参数：ti电弧靶材的靶偏压-100v，功率为1.8kw，其中基底偏压为-80v，功率为2.0kw，沉积温度为350℃，沉积时间10min，制得厚度为100nm的钛金属层；

当含钛化合物涂层为tiwc2涂层时，通入氩气，氩气流量300sccm，调节真空室工作压强为0.8pa，ti靶偏压为-50v，靶功率为1.0kw；w靶偏压为-20v，功率为1.0kw；c靶偏压为-50v，功率为2.0kw。其中基底偏压为-100v，功率为2.0kw，沉积温度为350℃，沉积时间为15min，tiwc2涂层厚度为0.6μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例11：

本实施例提供了一种具有ti2alnb涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用电弧离子镀制备ti2alnb涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶、al靶和nb靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例4类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底层为ti涂层，具体工艺参数：ti电弧靶材的靶偏压-150v，功率为4.0kw，其中基底偏压为-80v，功率为2.0kw，沉积温度为500℃，沉积时间10min，制得厚度为500nm的钛金属层；

当含钛化合物涂层为ti2alnb涂层时，通入氩气，氩气流量250sccm，调节真空室工作压强为0.5pa，ti靶偏压为-80v，靶功率为1.0kw；al靶偏压为-50v，功率为1.5kw；nb靶偏压为-50v，功率为1.5kw。其中基底偏压为-60v，功率为1.8kw。沉积温度为500℃，沉积时间为10min，ti2alnb涂层厚度为0.8μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

实施例12：

本实施例提供了一种具有tial3涂层的剪线钳及涂层制备方法。

本实施例采用电弧离子镀制备tial3涂层，制备方法包括以下步骤：

1、工装靶材：采用ti靶和al靶，通入气体氩气进行涂层沉积制备；

2、溶剂清洗、装样、抽真空和加热处理、辉光清洗、离子源清洗与实施例4类似。

3、涂层沉积：当离子源清洗结束之后，设置打底层为ti涂层，具体工艺参数：ti电弧靶材的靶偏压-140v，功率为3.0kw，其中基底偏压为-50v，功率为1.5kw，沉积温度为550℃，沉积时间为5min，制得厚度为100nm的钛金属层；

当含钛化合物涂层为tial3涂层时，通入氩气，氩气流量200sccm，调节真空室工作压强为1.2pa，ti靶偏压为-100v，靶功率为1.0kw；al靶偏压为-100v，功率为1.0kw。其中基底偏压为-60v，功率为1.8kw。沉积温度为550℃，沉积时间为10min，tial3涂层厚度为0.6μm。

4、出炉：当涂层沉积结束以后，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方能打开真空室门)，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。

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