本发明涉及一种合金的制备领域，尤其涉及一种碲铜合金的制备方法。
背景技术：
铜为基加入一定量其他元素组成的合金统称为铜合金。铜合金强度中等，易于加工，较耐疲劳，色泽美观，并具有良好的电导性、热导性和耐蚀性，是重有色金属材料中的一个重要分支。铜合金广泛应用于工业各部门中，其用量仅次于钢铁和铝合金，是金属材料中的第三大合金类别。
碲青铜材料，美国ASTM标准牌号C14500，是美国根据其工业发展要求在上世纪60年代研制成功的一种高导易切削铜合金材料，用以填补铜合金紧密加工材料的空白。碲铜合金材料兼顾了极好的易切削性能和优良的导电、导热性能，同时具备抗腐蚀和抗电烧蚀性能，冷热加工性能较好，可锻造、铸造、挤压拉制、冲制模压。产品可加工成板、片、棒、丝、管等型材和多种异型材。
碲铜合金具有极好的易切削性能和优良的导电、导热性能，以及抗腐蚀性能; 是高铜合金中切削性能最好的铜合金材料；而且冷热加工性能较好，可锻造、铸造、挤压拉制、冲制模压、镦煅。应用领域该合金主要用于：要求高传导高导电、耐腐蚀的精密电子电器元器件，高级机电零件，锻件和螺纹切削件，水暖管件配件，电气接触件，焊割高级枪嘴，电动机和开关部件等。碲铜合金产品可加工成板、片、棒、丝、管等型材和多种异型材。碲和铜的合金，含0.4-0.7%碲的碲铜具有良好的切削加工性能；含50%碲和50%铜的碲化铜用作中间合金。
然而，现有的碲铜合金的制备方法较为繁琐，无法一步直接制得碲铜合金锭，耗能高，成本高。
因此，本发明提出一种新的碲铜合金的制备方法以解决上述技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种工艺操作简单、生产效率高的碲铜合金的制备方法。
为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种碲铜合金的制备方法，包括如下步骤：
S1、将高纯铜与高纯碲按配比要求混合均匀后或高纯铜、高纯碲交替分层平铺后放置于一石墨坩埚内，然后通入保护气体替换石墨坩埚内的空气后密闭石墨坩埚；
S2、将石墨坩埚装入一合成炉中，合炉后排净合成炉的炉膛内的空气后通入保护气体；
S3、向合成炉内充入保护气体充至压强为1.0~4.5MPa，同时合成炉内温度由常温于60~90min内升至1200~1450℃，保温2~4h后随炉降温；
S4、将合成炉内温度降低至低于100℃后排空合成炉内保护气体使合成炉内压强降至常压，开炉，得到碲铜合金锭。
作为本发明的进一步改进，所述高纯铜和高纯碲的纯度为4N及以上。
作为本发明的进一步改进，所述高纯铜为颗粒、棒状、片状、锭状或其他任意形态；所述单质碲为锭状、颗粒状。
作为本发明的进一步改进，所述石墨坩埚采用热等静压石墨坩埚，所述石墨坩埚包括一石墨坩埚盖。
作为本发明的进一步改进，S3的保温和随炉降温中合成炉一直处于旋转状态。
作为本发明的进一步改进，所述合成炉的旋转速率为30~60r/min。
作为本发明的进一步改进，所述保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种或多种。
本制备方法，一步直接合成，制备工艺操作简单，生产效率高，碲、铜放置于石墨坩埚内，制备过程中不与其他任何工具接触，有效避免铁元素、硅杂质元素的引入，所制得的碲铜合计纯度高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种高品质碲铜合金的制备方法，具体是指一种纯度高、组分均匀、氧含量低的任意配比的碲铜合金锭，本工艺采用高温高压合成技术方法，一步即可得到碲铜合金锭，工艺操作简单，生产效率高。
该制备方法采用以下工艺步骤。
选用4N及以上高纯铜和4N及以上高纯碲作为原料，单质铜为固态，可以为颗粒、棒状、片状、锭状等任意形态；单质碲可以为锭状、颗粒状等形态。
选用高纯热等静压石墨坩埚作为制备碲铜合金的容器，且该石墨坩埚带有一螺纹石墨坩埚盖，该石墨坩埚可密闭。
将高纯铜与高纯碲按配比要求混合均质均匀后或高纯铜、高纯碲交替分层平铺放置于一石墨坩埚内，然后通入保护气体替换石墨坩埚内的空气后拧紧坩埚盖，密闭石墨坩埚。
将石墨坩埚装入一合成炉中，合炉后通过真空系统排净合成炉炉膛内的空气后通入保护气体；合成炉为高温高压合成炉。
为平衡并高于高温合成过程中密闭坩埚内碲产生的蒸气压，防止密闭坩埚碲蒸气的泄露甚至由于坩埚内碲蒸气压过高而导致坩埚炸裂，合成炉内惰性气体压力充至1.0~4.5MPa，同时合成炉内温度由常温于60~90min内升至1200~1450℃，保温2~4h后随炉降温。
升温及保温过程中坩埚保持密闭且坩埚一直处于旋转状态，旋转速率为30~60r/min，确保熔融的液态铜与液态碲能充分混合均匀，最终形成均匀的合金锭。
合成炉内温度降低至低于100℃后排空合成炉内惰性气体使合成炉内压强降至常压，开炉取出坩埚内合金锭，得到碲铜合金锭。
采用该工艺合成的碲铜合金配比可为任意配比；所用的保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种或多种。
碲、铜放置于石墨坩埚内，制备过程中不与其他任何工具接触，尤其是避免了与不锈钢件及石英材质的工具的接触与使用，有效地杜绝了容易与碲、铜发生反应的铁元素、硅元素的引入，确保了碲铜合金产品的纯度。
实施例1。
采用4N的铜钉与4N碲粒作为原材料，按碲：铜重量比为90:10分别称取铜钉27kg、碲粒3kg混合，并用三维均质机混合均匀；将均质好的碲粒和铜钉共计30kg全部装入一高纯石墨坩埚内，石墨坩埚内再通入氮气将空气排空，拧上坩埚盖，使石墨坩埚密封，将石墨坩埚放入一高温高压合成炉的炉膛内并合上炉膛；开启真空泵将炉内压力抽真空至炉内压力小于0.1Pa，接着充入氮气至常压，再抽真空至小于0.1Pa，如此重复三次，确保将炉膛内空气排净，然后充入氮气使炉内压力升至1.0MPa，以16℃/min的升温速率于75min缓慢升温至1200℃，保温4h，保温过程中，石墨坩埚连同物料一起缓慢旋转，旋转速率为30r/min，保温结束后，关闭加热系统，旋转继续保持，随炉开始降温；待炉内温度降至低于100℃后，排掉炉内的气压至常压并打开炉膛，得到一个整的碲铜合金锭。
经检测，碲铜合金锭重量为：29.8kg，氧含量小于100ppm。
实施例2。
采用3kg/片的4N的铜板与1kg/锭的4N碲锭作为原材料，按碲：铜重量比为75：25分别称取铜板24kg、碲锭8kg；将原料按2片铜板放一层后放碲锭2锭、再放2片铜板放一层后放碲锭2锭的交替分层平铺放置原料至石墨坩埚内，石墨坩埚内再通入氮气将空气排空，拧上坩埚盖，使石墨坩埚密封，将石墨坩埚放入一高温高压合成炉的炉膛内并合上炉膛；开启真空泵将合成炉内压力抽真空至炉内压力小于0.1Pa，接着充入氮气至常压，再抽真空至小于0.1Pa，如此重复三次，确保将炉内空气排净，然后充入氮气使炉内压力升至2.0MPa，以22.5℃/min的升温速率于60min缓慢升温至1350℃，然后保温3h，保温过程中，石墨坩埚连同物料一起缓慢旋转，旋转速率为45r/min，保温结束后，关闭加热系统，旋转继续保持，随炉开始降温；待炉内温度降至低于100℃后，排掉炉内的气压至常压并打开炉膛，得到一个整的纯度为4N的碲铜合金锭。
经检测，碲铜合金锭重量为：31.5kg，氧含量小于100ppm。
实施例3。
采用5N的铜粒与5N碲粒作为原材料，按重量比50:50分别称取铜粒20kg，碲粒20kg并用三维均质机混合均匀；将均质好的铜粒与碲粒共计40kg全部装入高纯石墨坩埚内，坩埚内再通入氮气将空气排空，拧上坩埚盖，使石墨坩埚密封，将石墨坩埚放入一高温高压合成炉的炉膛内并合上炉膛；开启真空泵将炉内压力抽真空至合成炉内压力小于0.1Pa，接着充入氮气至常压，再抽真空至小于0.1Pa，如此重复三次，确保将炉内空气排净，然后充入氮气使炉内压力升至3MPa，以16℃/min的升温速率于90min缓慢升温至1450℃，保温2h，保温过程中，石墨坩埚连同物料一起缓慢旋转，旋转速率为60r/min，保温结束后，关闭加热系统，旋转继续保持，随炉开始降温；待炉内温度降至低于100℃后，排掉炉内的气压至常压并打开炉膛，得到一个整的碲铜合金锭。
经检测，碲铜合金锭重量为：39.2kg，氧含量小于100ppm。
本制备方法，一步直接合成，制备工艺操作简单，生产效率高，碲、铜放置于石墨坩埚内，制备过程中不与其他任何工具接触，有效避免铁元素、硅杂质元素的引入，所制得的碲铜合计纯度高。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。