[发明专利]一种高性能长寿命可再制造延寿的集电环及其制备方法

权利要求书

1.一种集电环，其特征在于，所述集电环包括集电环基体(1)和Cu-Ti_nO_2n-1复合涂层(2)；所述Cu-Ti_nO_2n-1复合涂层(2)包覆在集电环基体(1)表面上，其中4≤n≤10；

按质量百分含量计，所述Cu-Ti_nO_2n-1复合涂层(2)包括：Ti₄O₇ 60-75％；Cu 12-25％；Ti_xO_2x-1 8-12％；TiO₂ 3-8％；其中5≤x≤10；

所述复合涂层(2)的制备过程中以粒径25-70μm的核壳结构Cu-TiO₂复合粉体为原料，其中内核Cu粉的粒径范围控制在10-30μm，包覆层为1-100nm TiO₂粉体；利用等离子喷涂射流中的氢与复合粉体包覆层的TiO₂反应，在导电环基体表面得到Cu-Ti_nO_2n-1复合涂层(2)。

2.如权利要求1所述的集电环，其特征在于，所述集电环基体(1)为钢质。

3.如权利要求1或2所述的集电环的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)制备核壳结构的Cu-TiO₂复合粉体；

(2)利用等离子喷涂射流中的氢与复合粉体包覆层的TiO₂反应，在集电环基体表面制备复合涂层。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中采用超声分散和喷雾干燥法制备所述核壳结构的Cu-TiO₂复合粉体，具体操作为：

(a)按质量百分含量计，将15-30％的Cu粉和70-85％的TiO₂粉混合，将所得混合粉末与去离子水和粘结剂混合搅拌，得到混合浆料；

(b)将步骤(a)所得混合浆料进行超声分散；

(c)将步骤(b)超声分散所得浆料进行喷雾造粒，得到核壳结构的Cu-TiO₂复合粉体。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，步骤(a)所述混合浆料中含有：20-38％混合粉末；60-78％去离子水；1-3％聚乙烯醇。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(b)所述超声分散的时间为2-5h，频率为35-60Hz，温度为40-60℃。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(b)所述超声分散过程中向混合浆料中加入浆料总重量0.1-1％的阴离子型聚羧酸盐电解质。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)的具体操作为：将核壳结构的Cu-TiO₂复合粉体通过送粉器输送到等离子喷涂设备的喷嘴前，以Ar和H₂为工作气体，控制电压电流，利用等离子焰的温度使等离子焰流中氢的等离子体和氢气与TiO₂发生化学反应生成Ti₄O₇，喷射到集电环基体表面后形成复合涂层。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述Cu-TiO₂复合粉体的送粉速度为15-30g/min。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述工作气体中H₂的含量为Ar的20-30％。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述Ar的流量为120-140L/min。