发明创造名称：一种用于轻水堆较高燃耗下的锆合金材料
外观设计名称：
决定号：183873
决定日：2019-07-16
委内编号：1F251108
优先权日：
申请（专利）号：201310745383.0
申请日：2013-12-30
复审请求人：上海核工程研究设计院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：牛培利
合议组组长：张凌
参审员：杨冰
国际分类号：C22C16/00；C22C1/02；C22F1/18
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：判断一项权利要求是否显而易见时，如果该权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，而现有技术已经给出将上述区别特征引入到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，则该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的。
全文：
本复审请求涉及申请号为201310745383.0，名称为“一种用于轻水堆较高燃耗下的锆合金材料”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为上海核工程研究设计院。本申请的申请日为2013年12月30日，公开日为2015年7月1日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年1月31日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-10不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为：申请人于2013年12月30日提交的说明书第1-98段（第1-11页），说明书附图图1-5（第1-4页），说明书摘要，摘要附图，以及2017年11月29日提交的权利要求第1-10项（第1-3页）。驳回决定中引用了以下对比文件:
对比文件5：CN 1833038A，公开日为2006年9月13日
对比文件6：CN 1415771A，公开日为2003年5月7日
公知证据1：《材料科学与工程手册 上卷》，师昌绪等，化学工业出版社，第6-269页，2004年1月
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.10～0.40重量％的锡；
0.50～1.50重量％的铌；
0.01～0.20重量％的铁；
0.06～0.20重量％的氧；
0.01～0.09重量％的钒和/或0.01～0.09重量％的铜；和
余量锆；
所述锆合金材料中还包含第二相颗粒，所述第二相颗粒的面积份额为3.5～15％；其中所述第二相颗粒的平均粒径不大于100nm。
2. 如权利要求1所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.10～0.40重量％的锡；
0.85～1.50重量％的铌；
0.01～0.20重量％的铁；
0.06～0.20重量％的氧；
0.01～0.09重量％的钒；和
余量锆。
3. 如权利要求2所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.15～0.35重量％的锡；
0.85～1.20重量％的铌；
0.08～0.12重量％的铁；
0.10～0.20重量％的氧；
0.04～0.06重量％的钒；和
余量锆。
4. 如权利要求3所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.25重量％的锡；
1.00重量％的铌；
0.10重量％的铁；
0.13重量％的氧；
0.05重量％的钒；和
余量锆。
5. 如权利要求1所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.10～0.40重量％的锡；
0.85～1.50重量％的铌；
0.01～0.20重量％的铁；
0.06～0.20重量％的氧；
0.01～0.09重量％的铜；和
余量锆。
6. 如权利要求5所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.15～0.35重量％的锡；
0.85～1.20重量％的铌；
0.08～0.12重量％的铁；
0.10～0.20重量％的氧；
0.04～0.06重量％的铜；和
余量锆。
7. 如权利要求6所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.25重量％的锡；
1.00重量％的铌；
0.10重量％的铁；
0.13重量％的氧；
0.05重量％的铜；和
余量锆。
8. 如权利要求1所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.10～0.40重量％的锡；
0.85～1.50重量％的铌；
0.01～0.20重量％的铁；
0.06～0.20重量％的氧；
0.01～0.09重量％的钒；
0.01～0.09重量％的铜；和
余量锆。
9. 如权利要求8所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.15～0.35重量％的锡；
0.85～1.20重量％的铌；
0.08～0.12重量％的铁；
0.10～0.20重量％的氧；
0.04～0.06重量％的钒；
0.04～0.06重量％的铜；和
余量锆。
10. 如权利要求9所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.25重量％的锡；
1.00重量％的铌；
0.10重量％的铁；
0.13重量％的氧；
0.05重量％的钒；
0.05重量％的铜；和
余量锆。”
申请人上海核工程研究设计院（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年5月7日向国家知识产权局提出了复审请求，并提交了权利要求书的修改替换页（共1页4项），复审请求人认为：1.本申请使用的锡、铌、铁、氧、钒、铜和锆的合金，对比文件5与本申请成分不一样。在对比文件5的基础上结合对比文件6仅能得到锆合金由锡、铌、铁、氧、钒、硅和铜组成的技术方案，不能得到本申请的技术方案。2.本申请不含硅，本申请图5与对比文件5 图5的比较可知，本申请的耐腐蚀效果与对比文件5效果相差无几，本申请通过不同于对比文件5的成分实现的对比文件5的技术效果，Cu和V的组合，耐腐蚀性能更好。对比文件5和6都没有公开。3.本申请第二相颗粒包括Zr-Nb-Fe-V-Cu，对比文件5没有提及第二相，对比文件6的合金成分中含有硅，不涉及Cu与V组合进一步提升耐腐蚀性。在对比文件5公开的耐腐蚀性好的基材上，没有动机省略硅，并使用第二相颗粒来改变耐腐蚀性。
提出复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.10～0.40重量％的锡；
0.50～1.50重量％的铌；
0.01～0.20重量％的铁；
0.06～0.20重量％的氧；
0.01～0.09重量％的钒和0.01～0.09重量％的铜；和
余量锆；
所述锆合金材料中还包含第二相颗粒，所述第二相颗粒包括Zr-Nb-Fe-V-Cu，所述第二相颗粒的面积份额为3.5～15％；其中所述第二相颗粒的平均粒径不大于100nm。
2. 如权利要求1所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.10～0.40重量％的锡；
0.85～1.50重量％的铌；
0.01～0.20重量％的铁；
0.06～0.20重量％的氧；
0.01～0.09重量％的钒；
0.01～0.09重量％的铜；和
余量锆。
3. 如权利要求2所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.15～0.35重量％的锡；
0.85～1.20重量％的铌；
0.08～0.12重量％的铁；
0.10～0.20重量％的氧；
0.04～0.06重量％的钒；
0.04～0.06重量％的铜；和
余量锆。
4. 如权利要求3所述的锆合金材料，其特征在于，所述锆合金材料的组分为：
0.25重量％的锡；
1.00重量％的铌；
0.10重量％的铁；
0.13重量％的氧；
0.05重量％的钒；
0.05重量％的铜；和
余量锆。”
经形式审查合格，国家知识产权局依法受理了该复审请求，于2018年5月11日发出复审请求受理通知书，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中，认为权利要求1-4仍然不具备创造性，因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年3月21日向复审请求人发出复审通知书，指出：独立权利要求1相对于对比文件5的区别为：权利要求1限定的V含量与对比文件5略有不同，对比文件5中还含有Si；权利要求1还含有0.01-0.09质量%的铜和第二相颗粒，并限定了第二相颗粒的类型和面积份额及平均粒径。对于该区别，对比文件5已经公开了钒的作用，并教导了V可以选择的含量，因此对于V含量的选择是显而易见的。对于Si，不添加Si也是本领域常见的锆合金成分。对比文件2教导了添加Cu能够改善耐腐蚀性，并教导了通过工艺控制第二相的显微结构以改善耐腐蚀性能。由此，在对比文件6的启示下，本领域技术人员为了进一步改善耐腐蚀性，容易想到采用相应的退火工艺，从而获得相应的第二相尺寸，对于其面积份额也是随之能够获得的，该第二相颗粒类型也是显而易见的。因此，权利要求1不具备创造性。从属权利要求2-4的附加技术特征，在对比文件5和6公开的元素含量范围基础上，通过进一步选择或浮动式调整，本领域技术人员容易获得具体的合金成分，其效果是可以预期的，因此权利要求2-4也不具备创造性。对于复审请求人的意见陈述，合议组认为：（1）对比文件5作为最接近的现有技术，公开了与本申请相似的合金成分。虽然对比文件5中含有硅，然而公知常识证据指出（参见公知常识证据1），含有硅和不含硅均是本领域锆合金的常规选择，并且硅会对锆合金的腐蚀行为带来影响。因此，根据需要和实验情况，为了解决改善耐腐蚀性能的技术问题，本领技术人员容易选择不添加硅，并且进而添加提高耐腐蚀性能的元素以解决该技术问题。而对比文件6教导了添加铜可以改善耐腐蚀性，由此，本领域技术人员容易想到选择添加铜元素。因此，本申请的合金组成的技术方案是显而易见的。（2） 首先，对于Cu与V组合添加以改善耐腐蚀性的技术方案是显而易见的；其次，根据本申请说明书的记载（参见说明书第9页表4-5），实施例8相比于实施例6，实施例9相比于实施例7，其均为在含有Cu的基础上又添加了V。然而同时含有Cu和V的实施例8和9，其纯水中增重结果，在160天和200天的情况下均大于实施例6和7。由此可见，Cu和V的组合并没有带来最好的耐腐蚀性能。（3）对比文件6明确教导了通过控制第二相颗粒的组织来进一步改善耐腐蚀性，在对比文件6的启示下采用上述技术手段以解决改善耐腐蚀性能的技术问题对本领域技术人员来说是显而易见的。如前所述，本申请的含有Cu和V且不含有Si的技术方案是显而易见的，并且技术效果也是可以预期的，相应的由合金成分决定的第二相颗粒的类型也是随之能够获得的。因此本申请的技术方案不具备突出的实质性特点和进步。
复审请求人于2019年4月24日仅提交了意见陈述书，未对申请文件进行修改。复审请求人认为：1）公知常识并未公开“不含Si也是常见的锆合金”，根据公知常识1中提到的“在锆合金沉淀相中可发现另外一些微量成分，其中有面心立方ZrC和不同化学计量的Si和P化物”可知，Si为锆合金的常见情况，不能得出不含Si也是常见情况。本申请不含Si，省略了技术要素，但达到与现有技术相同的技术效果。2）对比文件5加入的V的作用与本申请不同，其在Sn含量较高的前提下（0.4%至0.5%），而本申请Sn含量较低，对比文件5不能对本申请的技术方案提供启示。本申请的V促使锆合金表面的氧化膜稳定，以提高耐腐蚀性能，且V的重量不能太高，过高会不利于Nb发挥有利作用，V的具体作用是降低氢吸收、降低锆合金的辐照生长，提高疲劳性能。加入V能补偿由于Sn含量减少而引起的锆合金力学性能降低，可以补偿力学性能，进一步提高耐腐蚀性能。3）对比文件6未公开第二相颗粒的面积份额，与改善耐腐蚀性之间的关系，第二相颗粒的面积份额不是随意选择的，具体限定了份额为3.5-15%，对比文件6并没有公开，也没有给出技术启示。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、关于审查文本
复审程序中，复审请求人于2018年5月7日提交了权利要求书的修改替换页（共1页4项），因此，本复审请求审查决定所针对的文本为：复审请求人于2013年12月30日提交的说明书第1-98段（第1-11页），说明书附图图1-5（第1-4页），说明书摘要，摘要附图，以及2018年5月7日提交的权利要求第1-4项（第1页）。
2、关于专利法第22条第3款
专利法22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
判断一项权利要求是否显而易见时，如果该权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，而现有技术已经给出将上述区别特征引入到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，则该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的。
2.1权利要求1要求保护一种锆合金材料。对比文件5公开了一种锆合金，并公开了以下技术方案（参见权利要求1）：具有如下组成的锆合金（质量百分比）： Sn ：0.2-0.5%，Nb：0.2-0.8 %，Fe：0.05-0.4%，V：0-0.20%，O：0.12-0.20%，Si：80-120 ppm，C：≤120 ppm。可以确定其余为Zr和不可避免的杂质。
权利要求1与对比文件5的区别在于：（1）权利要求1限定的V含量与对比文件5略有不同，对比文件5中还含有Si；（2）还含有0.01-0.09质量%的铜和第二相颗粒，并限定了第二相颗粒的类型和面积份额及平均粒径。基于上述区别技术特征，权利要求1实际要解决的技术问题是如何改善合金的耐腐蚀性能。
对于区别特征（1），对比文件5公开了钒的作用（参见说明书第2页第3段，第3页表实施例D）：当Sn含量为0.4%至0.5%时能在较高燃耗的条件下提高抗腐蚀性，若用V代替部分铁或将少量V（0.02至0.20%）加入合金中，能降低氢吸收并由此减少氢化物的形成。实施例记载了V可以为0.07%等。因此，在对比文件5的启示下，本领域技术人员容易在其公开的大范围基础上进一步选择一个较小的范围。对于Si，由于其对合金的腐蚀行为有影响，不添加Si也是本领域常见的锆合金成分。例如公知常识证据1中指出（参见第6-269页），核用锆合金的合金化元素是有限的，目前使用和研究的锆合金中，主要是Nb、Sn、Fe、Cr、V还有Cu等。可发现另外一些微量成分，如C和Si对锆合金堆内腐蚀行为有明显影响，因此现今用锡锆合金对C、Si的含量都有特别要求。由此可见，为了避免硅对腐蚀行为带来的影响，本领域技术人员容易根据需要选择是否添加。
对于区别特征（2），对比文件6公开了一种锆合金，并公开了（参见说明书第4页倒数第1段-第5页第1段，第9页表1，第11页表2）本发明提供了一种制备用于核燃料包层管的基于锆合金的方法，该合金含有1.1-1.7重量%铌，0.3-0.7重量%锡，0.05-0.4重量%铁，0.02-0.2重量%铜，600-1600ppm氧，80-120ppm硅，以及余量为锆。根据对比文件6表1和2对比添加Cu和不添加Cu的结果，可以看出添加Cu能够改善锆系合金的耐腐蚀性能，由此，在对比文件6的教导下，为了提高耐腐蚀性，本领域技术人员容易想到添加适量的Cu。对于第二相颗粒，对比文件6还公开了（参见说明书第5页倒数第4段，第6页第6段，第13页倒数第3段）本发明的锆基合金通过包括以下步骤的方法进行制备：(a)将合金成分的锭熔化；(b)在高于1000℃的β相温度下锻造该锭；(c)在1000℃的β相范围下进行溶液热处理后，在水中对该锻造的锭进行β-淬火；(d)在 600-640℃的温度下对该β-淬火的锭进行热加工；(e)在570-610℃的温度下对该热加工的锭进行真空退火；(f)对该退火的锭进行三至四次冷加工，其中在每次冷加工之间进行中间退火步骤，其中中间退火步骤在真空、570-610℃的温度下进行；和(g)在470-580℃的温度下对该冷加工的锭进行最终退火。按照本发明的方法，α-Zr基体中的铌含量从过饱和状态降低至平衡状态，其维持在核反应堆的操作温度下。因此，可以改善耐腐蚀性。对本发明的锆合金进行长时间的热处理可以使α-Zr基体中的铌浓度达到平衡浓度，但是由于在这种情况下沉淀（即第二相）的大小可能也会增加，因此要控制该热处理的时间和温度，这样可以限制沉淀的最大尺寸，并且不增加沉淀的平均尺寸。通过在580℃下进行中间退火而形成β-Nb、并且沉淀的尺寸小于80nm时，得到的含铌的锆基合金显示出改善的耐腐蚀性。由此可见，对比文件6教导了通过工艺控制第二相的显微结构以改善耐腐蚀性能。由此，在对比文件6的启示下，本领域技术人员为了进一步改善耐腐蚀性，容易想到采用相应的退火工艺，从而获得相应的第二相尺寸，对于其面积份额也是随之能够获得的。本领域周知第二相颗粒的成分与合金元素相关，在该合金成分容易获得的基础上，该第二相颗粒类型也是显而易见的。
因此，在对比文件5基础上结合对比文件6和本领域的常规技术手段获得权利要求1的技术方案是显而易见的，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2 权利要求2引用权利要求1，进一步限定了合金组分。对比文件6公开了Nb为1.1-1.7%，在对比文件6的教导下，本领域技术人员容易完成对Nb含量的调整。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
2.3 权利要求3引用权利要求2，进一步限定了合金组分。在对比文件5和6公开的元素含量范围基础上，本领域技术人员容易通过进一步选择一个较小的范围，完成对各元素含量的选择。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求3也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
2.4 权利要求4引用权利要求3，进一步限定了合金组分。在对比文件5和6公开的元素含量范围基础上，通过进一步选择或浮动式调整，本领域技术人员容易获得具体的合金成分，其效果是可以预期的。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求4也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
3、关于复审请求人的意见陈述
对于复审请求人的上述意见陈述，合议组认为：
（1）首先，公知常识证据1中记载的是“在锆合金沉淀相中常可发现另外一些微量成分，其中有面心立方ZrC和不同化学计量的Si和P化物”，即Si为锆合金中的可选元素。其次，对比文件5和对比文件6的背景技术中均提到目前轻水反应堆常用的锆合金有“锆合金-2”和“锆合金-4”，并给出了上述两种合金的成分，其也并不含Si。由此可见，不含Si也是本领域锆合金的常见成分。公知常识证据1还记载了“C和Si对锆合金的堆内腐蚀行为有明显的影响”，因此为了提高耐腐蚀性能，本领域技术人员有动机选择不添加Si，其效果是可以预期的。
（2）本申请说明书中记载了添加V的作用是为了提高锆合金的抗腐蚀能力，有利于发挥Nb的有利作用，并且还能降低氢的吸收。然而，对比文件5也公开了V的作用，“当Sn含量为0.4%至0.5%时能在较高燃耗的条件下提高抗腐蚀性”，本申请的Sn0.1-0.4%含量与该Sn含量具有共同的端点，因此对比文件5公开的内容对本申请的技术方案具有技术启示。对比文件5也公开了“将少量V（0.02至0.20%）加入合金中，就能降低氢吸收”，因此V在对比文件5中的作用与其在本申请中的作用是相同的，并给出了V含量的教导。至于V在本申请中还用于补偿由于Sn含量减少引起的力学性能降低，该作用和效果在本申请说明书中并没有记载。
（3）第二相颗粒的面积份额与显微组织与合金的成分和工艺相关。对比文件6明确教导了通过控制第二相颗粒的组织来改善耐腐蚀性，并教导了相应的工艺。由此，为了进一步改善耐腐蚀性，本领域技术人员容易想到采用相应的工艺以调整第二相颗粒的组织，在其合金成分是显而易见的情况下，该第二相颗粒的份额和显微组织均是容易获得的，其效果是能够预期的。
综上所述，复审请求人的上述意见陈述不足以表明本申请具备创造性。
基于上述事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018 年1月31日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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