Электровакуумное дело. Биндер

Штудируя электровакуумное дело, мы будем постоянно натыкаться на, походя поминаемый, некий загадочный биндер (смешивание с биндером, сушка биндера, сжигание биндера). Что же означает это забавное, богатое аллюзиями, словечко, слыша которое на ум невольно приходит то сын турецко-подданного, тов. Бендер, то город Бендеры и даже где-то Бердичев, вкупе с неподражаемыми братьями-сыщиками (Ой, шеф, а я вас вижу!), а то и мифический одесский биндюжник (и Король!) Исаака Бабеля. Между тем электровакуумный биндер — не более чем технологический компонент, выжигаемая связка многих электровакуумных декоктов. Незаметный и незримый конечному пользователю, но критически важный компонент, основа для (внутри) ламповых покрытий. Что же такое биндер, где он применялся и из чего готовился? Как всегда, между делом полюбуемся красивыми и необычными ретролампами.

— Беня, — сказал папаша Крик, старый биндюжник, слывший между биндюжниками грубияном, — Беня, ты знаешь, что мине сдаётся? Мине сдаётся, что у нас горит сажа…

И. Бабель. «Одесские рассказы».

Биндер — связка выжигаемая, но не бесследно — образуются дополнительные газы, несгораемый остаток, зола. Состав такого связующего выбирается соответственно — газы должны быть безвредными для лампы (как правило, для оксидного катода — самой уязвимой её части), а остаток минимальным и полезным (скрепляющим готовое покрытие). По возможности суспензии стараются готовить на спирте или воде, однако, такие покрытия удаются менее прочными и не везде уместны. Не существует одного универсального рецепта такой связки — в каждом из применений подбирают наиболее выгодную основу по совокупности требуемых свойств.

Где применялись электровакуумные покрытия?

1. Оксидные катоды

Вероятно, главная, по степени важности и объёму, статья — приготовление суспензий двойных и тройных карбонатов, для изготовления эффективных оксидных катодов, причём выбор биндера зависит от способа нанесения.

Покрывать вольфрамовую нить радиолампы (или лампы газоразрядной) кальциевой или бариевой плёнкой неудобно — щелочные металлы весьма активны, быстро окисляются на воздухе, и даже оксид того же бария мгновенно испаряется без защиты. Намного практичнее работать со стабильными солями этих металлов, обычно карбонатами, разлагающимися до оксидов при нагреве в откачанной лампе. Оксидную же плёнку на металлическом катоде частично восстанавливают до чистых металлов при т. н. активации катода несколькими возможными приёмами. Что, к слову сказать, неважная новость для ламповых High-End пуристов (Страшную весть принёс я в твой дом, Надежда. Зови детей) — рабочий слой любого оксидного катода — полупроводник.

Наносят карбонатную суспензию на керн катода несколькими способами: окунанием, намазыванием, опрыскиванием (пульверизацией), электрофорезом (катафорезом) и некоторыми другими методами. В каждом из них состав может готовиться на разной основе, например, широко распространённый биндер — жидкий нитролак местного приготовления мог использоваться при окунании и пульверизации; водную суспензию применяли при механизированном многослойном намазывании с промежуточной подсушкой, причём связующим веществом являлась плавящаяся соль (например, Ba(NO₃)₂); на густом же нитролаке готовили составы для катафореза.

2. Газопоглотители

Как мы знаем, электровакуумные газопоглотители — геттеры бывают весьма разнообразны [2], многие их варианты готовятся с применением всё того же нитролака, а процесс изготовления некоторых бариевых вариантов очень похож на таковой для оксидного катода — смесь карбонатов, разложение, восстановление оксидов.

Интересно, что помянутым ранним азидным процессом [1] могла одновременно выполняться активация нити катода и напыление бариевого зеркала газопоглотителя — азид бария на внутренней поверхности анода разлагался при нагреве токами высокой частоты (ТВЧ), чистый барий попадал на нить, а большая его часть вылетала через открытые торцы анода на стекло лампы (Фото 1.1. Г). Способ, однако, использовался недолго из-за ряда крупных трудноустранимых недостатков.

В мощных генераторных лампах с высокой рассеиваемой анодом мощностью, нередко применяли специальные не распыляемые покрытия — газопоглотители из мелкого порошка циркония или титана (Фото 2.1.). Прокалённые и отожжённые в вакууме, они замешивались на нитробиндере, наносились на анод и спекались в вакуумной печи. Зернистое покрытие также увеличивало излучающую способность анода. Подобные газопоглотители применялись и в некоторых осветительных приборах.

3. Люминофоры

Порошки люминофоров для ламп осветительных, индикаторных, осциллографических трубок и кинескопов, в ряде случаев также наносятся на экран или колбу прибора в виде суспензий на основе биндера (например, нитролака).

Электронно-оптические лампы — регулируемый поток электронов падает на миниатюрный экранчик и заставляет светиться слой зелёного (силикат цинка — виллемит) люминофора, наносимого из тех же суспензий на основе коллоксилиновой связки — биндера. 

4. Изолирующие покрытия

Покрытия — изоляторы, наносимые в жидком (суспензии) виде, также широко распространены в электровакуумном деле как изоляция нити накала в подогревных катодах (косвенного накала). Такие эмиттеры могут иметь большую площадь и позволяют питать их упрощённо — от понижающей обмотки сетевого трансформатора.

Первые варианты таких катодов имели изоляцию керамическую — трубочку-бинокль, аналогичную тем, что используются для термопар. Позже, металлическую нить нагревателя стали изолировать слоем алунда (окиси алюминия), а состав для нанесения готовился на выжигаемой связке — биндере. Как правило, это был классический нитролак местного приготовления, тот же, что и для карбонатных составов оксидных катодов, собственно, изолирующий слой наносился теми же способами и приёмами.

Шероховатую намазку — изоляцию на основе окиси магния применяют и для предотвращения утечек и замыканий при запылении металлом гладких поверхностей в тесной компоновке или неблагоприятных обстоятельствах, например, неприцельное распыление металлического геттера или электродов разрядом, испарение нити накаливания.

5. Токопроводящие покрытия

Внутренние такие покрытия обычно выполняются из коллоидного графита на водной основе, внешняя же металлизация стеклянных баллонов — защитный экран, как правило, состоял из металлической пыли со связующим. Классический биндер — нитролак, из-за невысокой прочности, здесь использовался ограниченно, предпочтение отдавалось лакам акриловым или бакелитовым. Металлические порошки могли быть из цинка, бронзы. Последнюю иногда серебрили.

6. Покрытия для увеличения излучения, для подавления вторичной эмиссии

В ранних электровакуумных процессах встречалось чернение углеродом — для увеличения излучающей способности, например, анодов. Чаще всего такое чернение выполнялось на подготовленных никелевых электродах термическим разложением углеводородов — подачей, например, метана или бензиновых паров в специальную печь с обрабатываемыми деталями. Покрытие удавалось лучше, если для чернения использовали суспензию из мелкоизмельчённого графита, замешенного на обычном коллоксилиновом нитробиндере. Аналогичные покрытия применялись и для подавления вторичной эмиссии горячих электродов.

7. Стеклянные припои

Стекло, материал технологичный, его можно формовать и соединять в широких пределах, однако, для спаивания стеклянных деталей и деталей из стекла и металла, стекла и керамики, нужна высокая, не всегда уместная, температура. В ряде случаев, когда требуется повышенная точность позиционирования деталей лампы или умеренная температура сборки, применяют стеклянные припои — мелкодисперсное стекло с меньшей температурой плавления. Такой материал ведёт себя подобно металлическим припоям, сходным образом и подготавливают детали к пайке, подбирают материалы. Подготовленные стеклянные порошки замешивают на нитробиндере, наносят, сушат, оплавляют в печи.  

8. Итого

Рассмотрены наиболее характерные случаи применения электровакуумных суспензий-покрытий для приёмно-усилительных ламп. Заметим, в приборах осветительных могут встречаться свои специфические варианты.

Хрестоматийная выжигаемая связка — биндер для большей части рецептов готовилась по месту, распуская коллоксилин в органическом растворителе — бутилацетате, диэтилоксолате или изоамилацетате (грушевой эссенции). Процесс вёлся с непрерывным размешиванием в стеклянной бутыли на валках, в течение ~24 часов. Компоненты лака требовались весьма чистые, растворители перегнанные, и даже коллоксилин (нитроцеллюлоза со степенью нитрации 11…12%), ради предсказуемого и высокого качества, как будто бы получали по месту, нитрированием хлопковой ваты. Традиционный нитролак в качестве удаляемого связующего со временем стали заменять биндерами на основе высокомолекулярных соединений: например, полибутилметакрилата (ПБМА), в том числе сополимера БМК-5 на бутилацетате; поливинилбутираля (ПВБ) на ацетоне или этиловом спирте, поливинилового спирта (ПВС) на воде. Такие биндеры обладают лучшими свойствами, удобнее в работе, их компоненты не взрывоопасны.

Лабораторная работа следует, не расходимся.

9. Дополнительные материалы

1. Электровакуумные геттеры. Первые металлические газопоглотители. Конспект автора.

2. Электровакуумные геттеры. Общие положения, классификация, первые газопоглотители. Конспект автора.

3. Библиотечка электровакуумщика-кустаря.

4. Виртуальный музей электронных ламп Аллана Уайтта.

На благо всех разумных существ, Babay Mazay, ноябрь, 2026 г.