发明创造名称：一种含有二氧化硅的短纤维增强碳化硅陶瓷的制备方法
外观设计名称：
决定号：185701
决定日：2019-08-05
委内编号：1F259174
优先权日：
申请（专利）号：201510184644.5
申请日：2015-04-20
复审请求人：凤阳徽亨商贸有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：付继光
合议组组长：王源
参审员：赵锴
国际分类号：C04B35/80
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求请求保护的技术方案与对比文件公开的技术方案之间存在区别技术特征，但所述区别特征或者是本领域的常用技术手段，或者是本领域技术人员在该对比文件的启示下容易想到的，则该权利要求不具备突出的实质性特点。
全文：
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年7月18日发出驳回决定，理由是权利要求1相对于对比文件1（CN101560104A，公开日为2009年10月21日）和本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性，其中引用了《合成树脂化学》（(苏)洛谢夫等著，王葆仁等译，北京：高等教育出版社，聚丙烯醇，第185页，1957年2月）、《辞海 数学 物理 化学分册》（上海：上海辞书出版社，第581页，1987年12月）、《非金属矿物工学》（(日)吉木文平著，张绶庆译，北京：科学出版社，第573页，1962年8月）、《功能与信息材料》（焦宝祥，上海：华东理工大学出版社，第17-18页，2011年5月）和《新材料产业》（周戟，上海:上海科学技术文献出版社，第139-140页，2014年5月）作为本领域公知常识的例证。驳回决定针对的文本是申请人于2015年4月20日提交的说明书摘要、说明书第1-12段，2017年11月6日提交的权利要求第1项。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年8月21日向国家知识产权局提出复审请求，并提交了权利要求书的修改替换页，其中相对于驳回决定所针对的权利要求1进行了文字性的调整，并未进行实质性的修改，修改后的权利要求书共计1项，其具体技术方案如下：
“1. 一种含有二氧化硅的短纤维增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，所述短纤维增强碳化硅陶瓷由下列重量份的原料制成：碳化硅60-80、短切碳纤维预分散体10-15、烧结助剂3-4、二氧化硅磨料8-12、三氧化铱2-3、钠长石粉4-6、莫来石粉4-6、无水乙醇20-25、聚丙烯醇2-3、去离子水70-80；具体包括以下步骤：
(1)将碳化硅、二氧化硅磨料、三氧化铱和去离子水混合加到球磨罐中，以高纯度氧化铝磨球球磨2-3小时，再加入烧结助剂、钠长石粉、莫来石粉、无水乙醇、聚丙烯醇，以300-400转/分的转速进行湿法混合，混合1-2小时；
(2)将短切碳纤维预分散体加到步骤(1)中，转速降低至100-200转/分，继续球磨1-2小时，将混合均匀的浆料在室温下抽气缓慢加到金属模具中，然后置于保温箱中于80℃下保温30-50分钟后脱模，在室温下自然干燥至重量不再减少；
(3)将步骤(2)得到的碳化硅陶瓷素坯置入反应烧结炉中，将烧结炉抽真空，以20-25℃/min升温至1600-1700℃，恒温保持3-5小时，试样随炉冷却即可得到；
所述的烧结助剂是由10-15重量份的氧化铝、8-12重量份的硼化锆、15-20重量份的碳粉混合研磨成200-300目粉末，加入0.4-0.8重量份的亚甲基双丙烯酰胺和10-15重量份的乙醇溶液混合搅拌均匀，加热蒸去溶剂在10-15MPa下压制成胚料，然后于600-800℃下干燥粉碎成150-200目粉末即可；
所述短切碳纤维预分散体的制备方法为：将碳纤维短切为长度在1-3mm，在500-600℃下低温氧化1-2小时，再将其浸入体积比为3∶7的稀硝酸和丙酮的混合溶液中，浸泡1-2天后用去离子水反复冲洗表面直至溶液呈中性，烘干后 采用溶胶-凝胶法在碳纤维表面形成氧化锆涂层，再将该碳纤维完全浸入水中，超声波分散10-20分钟，再加入碳纤维0.3-0.5倍重量份的OP-10乳化剂，继续超声分散1-2小时即可。”
复审请求人认为：本申请与对比文件1使用的原料种类及其配比、采用的制备方法均不同，本申请采用特定配比的碳化硅、短切碳纤维预分散体、烧结助剂、二氧化硅磨料、三氧化铱、钠长石粉、莫来石粉、无水乙醇、聚丙烯醇、去离子水并经合适的制备方法，获得了强度高，导热性好，散热安全，并综合性能良好的碳化硅陶瓷。对比文件1未公开本申请的碳纤维分散体和烧结助剂，基体与增强体的界面特性对复合材料的性能具有重要的影响，本申请对碳纤维分散体的选择和处理以及其他助剂的添加并非本领域的常规选择，本申请制备方法也是根据本申请中原料特性进行的大量实验和研究确定的，获得的陶瓷硬度远远大于对比文件1，具有优于本申请的有益效果，因而认为权利要求1具备创造性。
经形式审查合格后，国家知识产权局受理了该复审请求，并将本案转送至原实质审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局依法成立合议组对本案进行审查。
合议组于2019年5月27日发出复审通知书，继续指出权利要求1相对于对比文件1和本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性，并进一步引用了《常用百科辞典》（湖北辞书出版社编，武汉：湖北辞书出版社，第184页，1991年7月）作为本领域公知常识的例证。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年7月3日提交了意见陈述书，未提交修改文本。在坚持复审请求中所陈述意见的基础上，强调了本申请综合采用特定方法获得了短切碳纤维预分散体以及特定比例的烧结助剂，并认为聚丙烯醇、二氧化硅、钠长石粉、莫来石粉等常用添加剂的用量选择同样需要付出创造性的劳动，且没有证据表明三氧化铱可用在陶瓷中，多种原料之间的选择配合及比例并非通过有限次实验即可以获得和预料的。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本
本复审请求审查决定针对的文本是：复审请求人于2018年8月21日提交的权利要求第1项，2015年4月20日提交的说明书摘要和说明书第1-12段。
（二）关于创造性
专利法第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。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与对比文件公开的技术方案之间存在区别技术特征，但所述区别特征或者是本领域的常用技术手段，或者是本领域技术人员在该对比文件的启示下容易想到的，则该权利要求不具备突出的实质性特点。
权利要求1请求保护一种含有二氧化硅的短纤维增强碳化硅陶瓷的制备方法。根据说明书的记载可知，本申请所要解决的问题是通过调整碳化硅陶瓷原料组分，改善陶瓷力学性能，满足机械加工要求。解决该问题的思路为：在组合物中添加主体基料（碳化硅）、烧结助剂、胶黏剂（聚丙烯醇）、添加剂（二氧化硅磨料、三氧化铱、钠长石粉、莫来石粉）、溶剂（去离子水、无水乙醇），此外还添加了短切碳纤维预分散体以提高力学性能。
对比文件1公开了一种碳化硅陶瓷及其制备方法（参见其说明书第2页第1段至第3页第7段），且对比文件1中明确公开了该方法制备的碳化硅陶瓷管或棒具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、断裂韧性优良等特性，适合工业化生产（说明书第2页第1段）。对比文件1中制备的碳化硅陶瓷包括基料（亚微米级碳化硅粉）、固相烧结助剂（碳和碳化硼）、胶黏剂（丙烯酸树脂）、溶剂（水）、复合添加物（碳化硼、氧化钇、氧化铝、氮化铝、稀土氧化物、各种晶须及纤维中的至少一种）、润滑剂（油酸）、以及其他常用助剂（分散剂、增塑剂等），该方法依次包括以下步骤：1）、将主原料干法球磨1小时；2）、将干磨后主原料中依次加入为主原料重量100%-150%的水、0.5%-1.5%的四甲基氢氧化铵、0.2%-1.5%的聚乙二醇、0.5%-1.5%的油酸、1%-3%的丙烯酸树脂再湿法球磨4-9小时，配置成固含量为40%-55%的碳化硅浆料；3）、采用喷雾干燥工艺对湿磨后的碳化硅浆料进行造粒，得到碳化硅造粒粉；所述喷雾干燥采用喷雾干燥机进行，工艺参数为：进口温度为220-250℃，出口温度为75-120℃，雾化压力为0.8-1.5MPa；4）、以造粒粉的重量为100%，在喷雾干燥后的造粒粉中添加为造粒粉料重量13%-17%的水，在真空练泥机中进行真空练泥；5）、将真空练泥后的泥料用塑料箱密封陈腐12-48小时；6）、将陈腐后泥料再次真空练泥后，用真空挤压成型机挤压出碳化硅陶瓷管或棒坯体；7）、将坯体放在60-100℃的烘箱中干燥6-12小时，然后提高温度到120-150℃再干燥2-5小时；8）、对干燥后坯体进行初加工，得到碳化硅陶瓷管或棒；9）、将初加工后坯体放在真空炉中，用氩气做保护气体进行预烧，升温至 600-1000℃保温1-3小时，随炉冷却后取出，得到毛坯；10）、将毛坯放在真空炉中，用氩气做保护气体进行常压烧结，升温至 1850-2200℃保温1-3小时，随炉冷却后取出，得到常压烧结碳化硅管或棒；11）对烧结后的碳化硅管或棒进行精加工，得到成品。
权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1公开的技术内容相比，其区别在于：本申请对原料中的主料和助剂具体组分和含量进行调整，并提供了烧结助剂、短切碳纤维预分散体以及增强碳化硅陶瓷的制备方法。
复审请求人认为，本申请与对比文件1使用的原料种类及其配比、采用的制备方法均不同，本申请采用特定配比的碳化硅、短切碳纤维预分散体、烧结助剂、二氧化硅磨料、三氧化铱、钠长石粉、莫来石粉、无水乙醇、聚丙烯醇、去离子水，且其中并经合适的制备方法，获得了强度高，导热性好，散热安全，并综合性能良好的碳化硅陶瓷。对比文件1未公开本申请的碳纤维分散体和烧结助剂，而本申请综合采用特定方法获得了短切碳纤维预分散体以及特定比例的烧结助剂，对基体与增强体的界面特性对复合材料的性能具有重要的影响，本申请对碳纤维分散体的选择和处理以及其他助剂的添加并非本领域的常规选择，例如聚丙烯醇、二氧化硅、钠长石粉、莫来石粉等常用添加剂的用量选择同样需要付出创造性的劳动，且没有证据表明三氧化铱可用在陶瓷中。本申请制备方法也是根据本申请中原料特性进行的大量实验和研究确定的，获得的陶瓷硬度远远大于对比文件1，具有优于本申请的有益效果。
对于上述区别以及复审请求人的意见，合议组认为：
首先，对比文件1与本专利所要解决的技术问题以及解决其技术问题所采用的技术构思是一致的，具体地，对比文件1公开了为了获得耐磨损、耐高温、耐腐蚀、断裂韧性优良的陶瓷材料，而设置陶瓷组合物中包括碳化硅基料、烧结助剂、胶黏剂、矿物添加剂、溶剂、润滑剂的构思，因此本领域技术人员有动机尝试从现有技术中寻找功能相似的其他组分进行替换，并将其制备成碳化硅陶瓷件；
其次，关于复审请求人强调的陶瓷组合物中原料种类及配比的不同：对比文件1公开了采用溶剂以及胶黏剂，而去离子水、无水乙醇属于本领域制备碳化硅陶瓷时常见的溶剂，聚丙烯醇属于制备陶瓷时常用的胶黏剂（参见《合成树脂化学》，(苏)洛谢夫等著，王葆仁等译，北京：高等教育出版社，聚丙烯醇，第185页，1957年2月），因此本领域技术人员有动机从现有技术中选择功能相似的其它组分进行替换；同时对本领域技术人员而言，其它添加剂均属于陶瓷领域常规助剂：二氧化硅磨料、钠长石粉、莫来石粉属于常见的陶瓷添加剂（参见《辞海 数学 物理 化学分册》，上海：上海辞书出版社，第581页，1987年12月；《非金属矿物工学》，(日)吉木文平著，张绶庆译，北京：科学出版社，第573页，1962年8月；《功能与信息材料》，焦宝祥，上海：华东理工大学出版社，第17-18页，2011年5月），二氧化硅添加到陶瓷里面，不仅可以起到纳米颗粒的作用，提高陶瓷的强度、韧性、还能够提高材料的硬度和模量等性能。莫来石粉具有耐高温、强度高和导热系数小的特点，能够提高碳化硅陶瓷在高温下的强度和韧性。钠长石用于陶瓷制备，在高温下熔融成长石玻璃，填充于坯体颗粒之间，并能溶解其他矿物，使坯体致密，有助于提高制品的机械强度和电气性能；短切碳纤维属于常见的提高力学性能的添加材料（参见《新材料产业》，周戟，上海:上海科学技术文献出版社，第139-140页，2014年5月；现有技术CN103204693A中也使用短切碳纤维作为碳化硅陶瓷添加剂以提高韧性）；铱及其氧化物在普通温度下，耐腐蚀很强、化学性质稳定，在空气中不会失去光泽也是本领域已知的（参见《常用百科辞典》，湖北辞书出版社编，武汉：湖北辞书出版社，第184页，1991年7月），具体选择采用三氧化铱并将其用于陶瓷中以增强其耐腐蚀性和抗老化性也是容易想到的。在此基础上，本领域技术人员完全可以根据不同原料组分的特点、性能和使用要求等，结合制得的产品所需获得的性能需要，可以通过有限的常规试验从常用的制备碳化硅陶瓷的原料中有所取舍地选择合适的原料组分种类以及调整各原料组分的用量，而对于烧结助剂中各组分的配比及其制备方法，也能够通过常规试验手段确定。由此可知，权利要求1仅是几类已知功能原料的简单组合，且功效是本领域技术人员能够预期的。
再者，关于复审请求人强调的制备方法的不同：权利要求1中进一步限定的短切碳纤维预分散体具体的制备方法是本领域技术人员根据制备短切碳纤维预分散体的实际需要，通过有限的常规试验对具体制备步骤和相关工艺参数进行进一步优化、调整而容易选择的。碳化硅陶瓷制备方法也是本领域技术人员根据陶瓷材料原料组分以及功能，容易想到通过常规选择确定相应的投加顺序以及处理工艺。具体而言，在本领域助剂的作用较为明确的前提下，本领域技术人员可以根据需要改善的性能来选择添加相应种类的助剂，并利用常规试验手段调整配比，而对于其具体的添加方式，即其工艺过程，由于上述助剂在本领域属于常规助剂，其使用方法也是本领域技术人员可以根据具体的类型进行调整的。
最后，关于复审请求人所强调的本申请的上述区别所带来的有益效果：一方面，本申请说明书中虽然对制得的陶瓷硬度、弹性模量、抗折强度、断裂韧性等参数进行测定，但是没有记载具体的测定方法和步骤，本领域技术人员知晓，测定方式、步骤以及所参照测定标准不同，会使得测得的陶瓷性能具有较大的差别，因此，本申请记载的实验测试结果不是清楚、具体的实验测试结果，难以通过该测试结果认定本申请的技术效果，也不能作为申请文件中公开的用于创造性审查的事实依据；另一方面，说明书也未记载各原料间配伍思路及其特殊作用，由此无法确定其复配和制备方法相对于现有技术具有预料不到的技术效果，而在上述各种常用助剂的作用和效果对本领域的技术人员较为明确的前提下，同时对比文件1也公开了其产品具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温等优点，且具有较高的抗弯强度和断裂韧性的基础上，本领域技术人员完全可以根据需要改善的性能来选择添加相应种类的助剂，并利用常规试验手段调整配比，进而使其具备与本申请大致相当的陶瓷力学性能的技术效果也是可以预期的。
综上可知，在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段得出权利要求1所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
根据上述事实和理由，合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年7月18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，复审请求人可以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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