> 所述皮秒激光或飞秒激光用来对NOx传感器的关键结构进行烧结熔化或精加工；
所述实时监控系统中的多种检测设备可以使用其中的一种或多种，取决于3D打印的NOx传感器的精度要求；
所述的氧化锆基体是以氧化锆材料为基础的固体电解质层，其材料为YSZ，即钇稳定的氧化锆；
所述的外电极、栗氧电极、测试电极和参比电极的材料均可以是铂、氧化钌、氧化钼等。
[0023]本发明提出了一种基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的NOx传感器3D打印方法，使用纳秒激光进行烧结熔化，同时结合实时监控系统对于需要精加工的部分使用皮秒激光或飞秒激光，感器包括氧化锆基体、第一腔室、第二腔室、阻挡层、外电极、栗氧电极、测试电极、参比电极、空气通道、加热器和导电引脚。本发明提出的制备方法实现了更精确的尺寸控制和电阻阻值控制，包括各层厚度、电极尺寸等，工艺更简单不需要后续修阻，具有更好的一致性，可以达到不做补偿即可使用的精度，省去了常规3D打印完成后所需的清理、抛光等工序，有效解决了吹粉、残余应力高、强度低等问题。
[0024]该方法可以集成加工速度、精度和成本等方面的优点，将其运用于传感器的烧结和微加工，可以快速、有效避免现今激光烧结过程中出现的吹粉，残余应力等复杂问题，可以省去补偿步骤。
[0025]本发明提出的制备方法实现了更精确的尺寸控制和电阻阻值控制，包括各层厚度、电极尺寸等，工艺更简单不需要后续修阻，具有更好的一致性，可以达到不做补偿即可使用的精度，省去了常规3D打印完成后所需的清理、抛光等工序，有效解决了吹粉、残余应力高、强度低等问题。
【附图说明】
[0026]图1为NOx传感器的剖面正视图；
图2为本发明的NOx传感器3D打印制造工艺流程图；
其中，101-氧化锆基体、102-导电引脚、103-加热器、104-空气通道、105-参比电极、106-测试电极、107-第一腔室、108-第一栗氧电极、109-第一阻挡层、110-第二栗氧电极、111-第二阻挡层、112-第二腔室、113-外电极，114-第三腔室。
[0027]【具体实施方式】:
图1为NOJf感器的剖面正视图示意图。如图所示，一种NOJf感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，包括如下步骤:
(1)在工作平台上铺设原材料粉末并预热；
(2)采用纳秒激光对工作平台上的原料进行烧结熔化，同时采用实时监控系统检测传感器各打印层结构的精度；
(3 )依次反复重复步骤(I)和(2 )，直到完成NOx传感器的制备。
[0028]上述步骤(2)中还包括采用集成的光纤激光器提供皮秒激光或飞秒激光对传感器进行精加工。
[0029]所述NOx传感器包括氧化锆基体，所述氧化锆基体的上表面设有外电极，氧化锆基体内部从上到下依次设有腔室层、空气通道和加热器；所述腔室层包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室和第二腔室间设有第一阻挡层，第二腔室和第三腔室间设有第二阻挡层，第三腔室为半封闭；所述第一腔室的顶部设有第一栗氧电极，底部设有测试电极，第二腔室的顶部设有第二栗氧电极；所述空气通道的顶部设有参比电极。
[0030]所述氧化锆基体材料为YSZ (钇稳定的氧化锆)。
[0031 ] 所述第一栗氧电极和第二栗氧电极的材料为铂、氧化钌或氧化钼。
[0032]所述测试电极的材料为铂、氧化钌或氧化钼。
[0033]所述加热器的材料为铂。
[0034]所述实时监控系统包括红外摄像仪、扫描电镜、X射线衍射仪中的一种或几种。
[0035]所述啤的3D打印的顺序为从上到下或从下到上。
[0036]从下到上依次是氧化锆基体101、导电引脚102、加热器103、空气通道104、参比电极105、测试电极106、阻挡层109和111、第一腔室107、第二腔室112、第一栗氧电极108、第二栗氧电极110、外电极113。所有电极均通过相应的导电引脚引出到NOx传感器的下表面，参比电极105位于空气通道的上表面，与氧化锆基体101结合在一起，第一栗氧电极108和测试电极106均位于第一腔室107内，第二栗氧电极110位于第二腔室112内，第一腔室107和第二腔室112通过第一阻挡层109隔离开，第二腔室112和待测气体通过第二阻挡层111隔离开来。
[0037]图2为NOdf感器打印制造方法流程图。本实施例的工艺流程为:在工作台上加载原材料之后，首先由集成光纤激光器对加载的原材料使用纳秒激光进行扫描烧结熔化，紧随其后的实时监控系统进行检测分析并反馈给控制系统，如需进行精加工，则使用继承光纤激光器提供皮秒激光或飞秒激光对特定区域进行加工并同时进行检测，激光的选择取决于所需精加工的要求，重复上述过程直到零件的尺寸和精度达到要求后停止。
【主权项】
1.一种NO x传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)在工作平台上铺设原材料粉末并预热； (2)采用纳秒激光对工作平台上的原料进行烧结熔化，同时采用实时监控系统检测传感器各打印层结构的精度； (3 )依次反复重复步骤(I)和(2 )，直到完成NOx传感器的制备。2.根据权利要求1所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:步骤(2)中还包括采用集成的光纤激光器提供皮秒激光或飞秒激光对传感器进行精加工。3.根据权利要求2所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述光纤激光器最小可加工特征尺寸小于lum，精度为0.lnm。4.根据权利要求1或2所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述NOx传感器包括氧化锆基体，所述氧化锆基体的上表面设有外电极，氧化锆基体内部从上到下依次设有腔室层、空气通道和加热器；所述腔室层包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室和第二腔室间设有第一阻挡层，第二腔室和第三腔室间设有第二阻挡层，第三腔室为半封闭；所述第一腔室的顶部设有第一栗氧电极，底部设有测试电极，第二腔室的顶部设有第二栗氧电极；所述空气通道的顶部设有参比电极。5.根据权利要求4所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述氧化锆基体材料为YSZ。6.根据权利要求4或5所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述第一栗氧电极和第二栗氧电极的材料为铂、氧化钌或氧化钼。7.根据权利要求4或5所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述测试电极的材料为铂、氧化钌或氧化钼。8.根据权利要求3所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述加热器的材料为铂。9.根据权利要求3所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述实时监控系统包括红外摄像仪、扫描电镜、X射线衍射仪中的一种或几种。10.根据权利要求3或8或9所述一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，其特征在于:所述3D打印的顺序为从上到下或从下到上。
【专利摘要】本发明公开了一种NOx传感器的基于纳秒-皮秒-飞秒激光复合技术的3D打印制备方法，属于NOx传感器领域。该方法包括如下步骤：（1）在工作平台上铺设原材料粉末并预热；（2）采用纳秒激光对工作平台上的原料进行烧结熔化，同时采用实时监控系统检测传感器各打印层结构的精度；（3）依次反复重复步骤（1）和（2），直到完成NOx传感器的制备。其优点是：本发明有效避免现今激光烧结过程中出现的吹粉，残余应力等复杂问题，可以省去补偿步骤；本发明实现了更精确的尺寸控制和电阻阻值控制，工艺更简单不需要后续修阻，具有更好的一致性。
【IPC分类】C04B35/64, B28B1/00, B28B17/00
【公开号】CN105014769
【申请号】CN201510356921
【发明人】刘胜, 付兴铭, 刘亦杰, 郑怀, 杨军, 曹钢, 吴登峰
【申请人】武汉大学, 武汉飞恩微电子有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月25日