发明创造名称：一种埋弧焊用碱性熔炼焊剂及应用
外观设计名称：
决定号：191920
决定日：2019-10-09
委内编号：1F272519
优先权日：
申请（专利）号：201610507228.9
申请日：2016-06-30
复审请求人：南京南化建设有限公司 常州大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：路志芳
合议组组长：邓学欣
参审员：李锦弟
国际分类号：B23K35/36(2006.01)，B23K35/40(2006.01)，B23K9/18(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术相比，存在区别技术特征，如果该区别技术特征既未被其它对比文件公开，也不属于本领域公知常识，且采取该区别技术特征解决了特定的技术问题，并取得了有益的技术效果，则该权利要求要求保护的技术方案具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610507228.9，名称为“一种埋弧焊用碱性熔炼焊剂及应用”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为南京南化建设有限公司和常州大学。本申请的申请日为2016年06月30日，公开日为2016年11月09日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年11月01日以本申请权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由作出驳回决定。驳回决定所依据的文本为：申请日2016 年06月30日提交的说明书第1-26段（第1-6页）、说明书摘要；申请日2016 年06月30日提交的经初审审查员依职权修改后的说明书附图图1（第1页）；2018年01月31日提交的权利要求第1-4项。
驳回决定引用了如下对比文件：
对比文件1：CN102198573A，公开日为2011年09月28日；
对比文件2：CN104772580A，公开日为2015年07月15日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种埋弧焊用碱性熔炼焊剂，其特征在于：所述碱性熔炼焊剂由以下质量份的原料制成：CaF2 5％～15％，CaO 7％～20％，MgO 11.2％～32％，SiO2 8％～30％，Al2O3 7％～23％，MnO2 5％～10％，TiO2 0.5％～2％，K2CO3 0.5％～2％，B2O3 2％～4％，FeO 0.2％～3％，其中，所述焊剂中的化学成分CaO与MgO的质量比为1:1.6；所述熔炼焊剂应用于大型油气储运容器用低合金高强度结构钢的焊接。
2. 如权利要求1所述的埋弧焊用碱性熔炼焊剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法工艺步骤如下：
(1)混料
按比例称取原料，进行混合搅拌，搅拌均匀后得到均匀混合粉末；
(2)熔炼
将步骤(1)得到的均匀混合粉末放入石墨坩埚内并置于熔炼炉进行熔炼，保温；
(3)水淬
将步骤(2)得到的产物进行水淬，得到玻璃态半成品；
(4)制得成品
将步骤(3)所得玻璃态半成品置于干燥箱内进行干燥，保温，将干燥后的玻璃态半成品破碎至粒度为250～350μm范围内即得熔炼焊剂成品。
3. 如权利要求2所述的埋弧焊用碱性熔炼焊剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述熔炼温度为1350℃，保温时间为30min。
4. 如权利要求2所述的埋弧焊用碱性熔炼焊剂的制备方法，其 特征在于：步骤(4)所述干燥温度为120℃，保温48h。”
驳回决定指出：独立权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征在于：1）本申请为碱性焊剂，还含有以下组分：MgO 11.2％-32％，K2CO3 0.5％-2％，B2O3 2％-4％；CaO与MgO的质量比为1:1.6；2）本申请采用MnO2 5％-10％，对比文件1采用MnO 15-22%，本申请不含P、S、H2O；3）熔炼焊剂应用于大型油气储运容器用低合金高强度结构钢的焊接。但区别技术特征1）部分被对比文件2公开，部分是本领域的公知常识；区别技术特征2）和3）是本领域的公知常识。因此，权利要求1相对于对比文件1、对比文件2以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
独立权利要求2与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征在于：1）本申请制备的是如权利要求1所述的埋弧焊用碱性熔炼焊剂；2）混合原料为粉末；熔炼时将粉末放入石墨坩埚内；制得成品的步骤为将熔炼所得玻璃态半成品置于干燥箱内进行干燥，保温，将干燥后的玻璃态半成品破碎至粒度为250～350μm范围内即得熔炼焊剂成品。但由于权利要求1中要求保护的熔炼焊剂相对于对比文件1和对比文件2以及本领域公知常识的结合不具备创造性，且区别技术特征2）是本领域的公知常识。因此，权利要求2相对于对比文件1、对比文件2以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求3-4的附加技术特征是本领域的公知常识，因此，权利要求3-4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对于申请人的意见陈述，驳回决定进一步指出：对比文件2中的粘结焊剂虽然没有限定是熔炼型焊剂，但其也是一种埋弧焊用焊剂，并且CaO和MgO在对比文件2焊剂中的作用与其在本申请中的熔炼焊剂的作用相同，都是用于改善焊缝形貌及提高焊接金属韧性，因此，给出了结合启示。对比文件1中的焊剂公开了本申请所保护焊剂的绝大部分组分，而对比文件2则给出了在焊剂中添加MgO、B2O3、碳酸盐以提高焊缝韧性的启示，对比文件2不仅公开了MgO、CaO的具体添加量，还公开了上述两种组分添加量的多少对焊缝韧性、形貌及熔渣剥离性的影响：MgO添加量过少，焊缝韧性降低，添加量过多则焊缝形貌不好、熔渣剥离性不良；CaO添加量过少，焊缝外观不良，容易出现咬边，添加量过多则焊缝高度不均匀（也就是焊缝凹凸不平）且熔渣剥离性也不良。因此，本领域技术人员在对比文件1公开内容的基础上，结合上述对比文件2公开的内容，通过有限的试验确定合适的CaO与MgO的质量比，进而获得焊缝强度高、韧性优良、焊缝表面光滑且熔渣剥离性良好的大型油气储运容器用低合金高强度结构钢用埋弧焊焊剂是可预期的；对比文件2公开的CaCO3和MgCO3在对比文件2中的作用与K2CO3在本申请中的作用相同，都是利用碳酸盐在焊接过程中产生的CO或CO2气体使电弧稳定，因此，在对比文件2公开上述内容的基础上，CO或CO2气体来源采用K2CO3是本领域的常规选择，且本领域技术人员可以通过有限的试验获得合适的K2CO3的添加量。因此，申请人的意见陈述不能说明本申请具有创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月29日向国家知识产权局提出了复审请求，但并未提交修改文件。复审请求人认为：权利要求1相比于对比文件1的区别技术特征在于：（1）权利要求1中为碱性焊剂，还含有以下组分：MgO 11.2％～32％，K2CO3 0.5％～2％，B2O3 2％～4％，且本申请采用MnO2 5％～10％，对比文件1采用MnO 15％～22％，本申请不含P,S,H2O，本申请进一步限定了CaO与MgO的质量比为1:1.6；（2）对比文件1与本申请焊剂的具体制备方法不同。基于上述区别技术特征，权利要求1所实际解决的技术问题在于：提供了一种具有焊接过程稳定、焊缝金属强度高、低温韧性优良、焊道表面形状光滑、脱渣性能良好及射线检测无缺陷的高碱性熔炼焊剂，实现了焊剂工艺性能和低温韧性的良好配合。
对比文件1没有公开本申请的MgO 11.2％～32％，K2CO3 0.5％～2％，B2O3 2％～4％，且MnO用量为15％～22％。本申请和对比文件1中锰的加入量及加入目的不同。对比文件1中MnO的加入量为15-20%，本申请MnO2的加入量为5-10%，其用量存在明显的差别；且对比文件1加入高价含锰矿石的目的是为了还原和调色，而本申请将MnO2适量添加在焊剂中，目的是消除顶部夹渣的产生，同时提高焊缝金属的氧含量，通过添加适量的MnO2，能够稳定得到高于1.2的碱度B，同时获得高于0.019%的氧量；此外，锰的添加量超过15%后，在焊缝的底部固相线附近或固相线上发生底部夹渣，同时，超过15%后，在碱度较低时会使得焊缝金属中的氧量过剩，会使得韧性降低，因此，本申请将锰的上限规定为5-10%。对比文件1所得焊剂“机械强度高”无数据支撑，无法判断其是否可以应用于本申请所适用的领域。且对比文件1没有公开本申请的具体熔炼温度。
对比文件2制得的是粘结焊剂，与本申请的熔炼型焊剂分属不同的领域，且对比文件2指出：粘结焊剂是在各种原材料中添加水玻璃等进行造粒，并在500℃左右进行烧制而得到的，而本申请熔炼焊剂的制备温度为1350℃，制备过程中由于高温使得焊剂的各组分发生了大量的对比文件2不能提供的物理以及化学反应，因此，对比文件2不能为本申请提供技术思路；此外，对比文件2未加入对焊接有益的锰和钾，本申请将MnO2适量添加在焊剂中，目的是消除顶部夹渣的产生，同时提高焊缝金属的氧含量，通过添加适量的MnO2，能够稳定得到高于1.2的碱度B，同时获得高于0.019%的氧量，因此，本申请中顶部夹渣的问题不会发生；钾的加入具有镇静、消除焊接层状线的不整齐的效果。而本申请通过将CaO与MgO的质量比严格控制为1:1.6，并添加对焊接有益的锰和钾，制得了一种具有焊接过程稳定、焊缝金属强高度、低温韧性优良、焊道表面形状光滑、脱渣性能良好及射线检测无缺陷的高碱性熔炼焊剂，实现了焊剂工艺性能和低温韧性的良好配合；采用该焊剂配合US-49焊丝对大型油气储运容器用低合金高强度结构钢进行焊接，其焊缝金属强高度、低温韧性优良，脱渣性能良好，焊道表面光滑，射线检测无缺陷，能够满足施焊工艺要求。
关于CaO与MgO的质量比对焊剂的影响，从本发明实施例1~3和实施例4~5的对比可以看出：CaO与MgO的质量比小于1：1.6时得到的焊剂，焊道表面发生麻点状的凹凸，焊道外观降低。CaO与MgO的质量比大于1：1.6时得到的焊剂，冲击吸收功下降，发生了顶部夹渣，焊缝金属的组织为马氏体组织；熔渣粘附于焊道表面，使得熔渣的剥离性下降。因此本申请取得了预料不到的技术效果。由上述分析可知：由于对比文件1没有公开本申请的MgO 11.2％～32％，K2CO3 0.5％～2％，B2O3 2％～4％组分，更加没有对MgO和CaO的用量进行限定，本领域技术人员在对比文件1的基础上不能预见加入MgO、K2CO3以及B2O3会对焊剂产生怎样的影响，更不可能预见到MgO和CaO之间需要怎样的用量关系才能在本申请的体系中达到本申请的技术效果。而本申请为了能够实现本申请的目的，在本申请限定的组分中，限定了CaO与MgO的质量比为1:1.6。另外，对比文件1中锰的加入量与本申请有明显差别，且其加入目的与本申请也完全不同。
对比文件2虽然公开了MgO对韧性以及焊缝外观的影响，CaO对焊缝外观和熔渣流动性的影响，并公开了MgO和CaO的用量范围。但是，对比文件2与本申请的原料组份并不相同，且并没有限定MgO和CaO之间具体用量。此外，对比文件2得到的是粘结焊剂，CaO和MgO使用在粘结性焊剂中，与本申请熔炼焊剂不同，熔炼型焊剂分属不同的领域，且对比文件2没有添加氧化锰，也就不涉及氧化锰的作用，因此，对比文件1和对比文件2结合对权利要求1的方案并不构成技术启示，权利要求1的方法有突出的实质性特点，取得了显著的进步，具有创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年02月21日依法受理了该复审请求，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：1）本申请说明书中并未记载焊剂中各组分的作用，也没有记载各组分含量取权利要求1要求保护的数值范围的原因，本申请说明书没有记载也没有有效的证据证明MnO2取得了申请人声称的上述技术效果，而对比文件1已公开焊剂中含有 MnO，其已经给出添加锰氧化物的启示，且焊剂中添加锰氧化物作为脱氧剂和合金剂是本领域技术人员知晓的，在此基础上，锰氧化物选择MnO或是MnO2是本领域的常规选择，且本领域技术人员能够根据实际需要选择MnO2的合适的加入量。复审请求人声称的“对比文件1加入高价含锰矿石的目的是为了还原和调色”没有依据；对比文件1中的焊剂公开了本申请所保护焊剂的绝大部分组分，该焊剂脱渣容易，焊缝过度平滑，机械强度高且广泛应用于石油、化工、造船等领域，在此基础上，根据焊剂的使用要求对焊剂的组分进行调整以使其应用于大型油气储运容器用低合金高强度结构钢的焊接，保证其焊接质量，是本领域技术人员能够想到的；对比文件1已经公开了本申请焊剂制备方法的大部分步骤，且本领域技术人员能够根据实际焊剂成分选择合适的熔炼温度和保温时间。
2）权利要求1中没有限定熔炼温度，由于本申请说明书中没有记载焊剂各组分的作用，也没有记载各组分发生了何种反应，产物是什么，机理是什么，因此，即使将熔炼温度限定到权利要求1中，也没有证据证明CaO和MgO等组分在本申请熔炼焊剂中相对于其在对比文件2的粘结焊剂中取得了何种不同的作用；对比文件2不仅公开了MgO、CaO的具体添加量，还公开了上述两种组分添加量的多少对焊缝韧性、形貌及熔渣剥离性的影响：MgO添加量过少，焊缝韧性降低，添加量过多则焊缝形貌不好、熔渣剥离性不良；CaO添加量过少，焊缝外观不良，容易出现咬边，添加量过多则焊缝高度不均匀（也就是焊缝凹凸不平）且熔渣剥离性也不良。因此，本领域技术人员在对比文件1公开内容的基础上，结合上述对比文件2公开的内容，通过有限的试验确定合适的CaO与MgO的质量比，进而获得焊缝强度高、韧性优良、焊缝表面光滑且熔渣剥离性良好的大型油气储运容器用低合金高强度结构钢用埋弧焊焊剂是可预期的。另外，比较本发明实施例数据可知，实施例4~5相对于实施例1~3，除了CaO与MgO的质量比不同外，其他元素的含量也发生了改变，其并不是针对CaO与MgO的质量比的单变量试验，因而并不能证明实施例1~3焊缝形貌、脱渣性能良好是由CaO与MgO的质量比限定为1：1.6取得的。
3）本申请说明书并未记载焊剂中K2CO3所起的作用，而对比文件2给出了利用碳酸盐在焊接过程中产生的CO或CO2气体使电弧稳定的启示，在此基础上，CO或CO2气体来源采用K2CO3是本领域的常规选择。
因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
复审请求人于2019年09月02日主动提交了权利要求书的修改替换页，修改后的权利要求书如下：
“1. 一种埋弧焊用碱性熔炼焊剂，其特征在于：所述碱性熔炼焊剂由以下质量份的原料制成：CaF2 5％～15％，CaO 7％～20％，MgO11.2％～32％，SiO2 8％～30％，Al2O3 7％～23％，MnO2 5％～10％，TiO2 0.5％～2％，K2CO3 0.5％～2％，B2O3 2％～4％，FeO 0.2％～3％，其中，所述焊剂中的化学成分CaO 与MgO 的质量比为1:1.6； 所述埋弧焊用碱性熔炼焊剂的制备方法工艺步骤如下：（1）混料 按比例称取原料，进行混合搅拌，搅拌均匀后得到均匀混合粉末；（2）熔炼 将步骤（1）得到的均匀混合粉末放入石墨坩埚内并置于熔炼炉进行熔炼，保温，其中，所述熔炼温度为1350℃，保温时间为30min；（3）水淬将步骤（2）得到的产物进行水淬，得到玻璃态半成品；（4）制得成品 将步骤( 3 )所得玻璃态半成品置于干燥箱内进行干燥，保温，将干燥后的玻璃态半成品破碎至粒度为250～350μm 范围内即得熔炼焊剂成品。所述熔炼焊剂应用于大型油气储运容器用低合金高强度结构钢的焊接。
2 .如权利要求1所述的埋弧焊用碱性熔炼焊剂，其特征在于：步骤（4）所述干燥温度为120℃，保温48h。”
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
审查文本的认定
复审请求人于2019年09月02日提交了权利要求书的修改替换页，经核实，修改后的权利要求符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定，故本复审决定所针对的审查文本如下：申请日2016 年06月30日提交的说明书第1-26段（第1-6页）、说明书摘要；申请日2016 年06月30日提交的经初审审查员依职权修改的说明书附图图1（第1页）；2019年09月02日提交的权利要求第1-2项。
专利法第22条第3款
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，该实用新型具有实质性特点和进步。
具体到本案：权利要求1-2具备专利法第22条第3款规定的创造性。
1）.权利要求1要求保护一种埋弧焊用碱性熔炼焊剂。对比文件1公开了一种自动埋弧焊剂及其制备方法，该焊剂也是一种埋弧焊用熔炼焊剂，并具体公开了以下内容（参见说明书第15-16段的实施例1）：经计算，该焊剂由以下质量份的原料制成：CaF29.1%（落在了5％一15％的范围内），Ca0 26.5%， Si0224.7%（落在了8％一30％的范围内），A12O39%（落在了7％一23％的范围内），MnO15.9％，TiO21.8%（落在了0.5％一2％的范围内），FeO2.9%（落在了0.2％一3％的范围内），埋弧焊剂的制备方法按以下步骤进行：根据各化学成份的含量来添加各化学原料，进行充分搅拌混均（即公开了：混料步骤，按比例称取原料，进行混合搅拌，搅拌均匀后得到均匀混合物），倒入电炉中进行熔炼，待还原、化合反应充分完成后（即公开了：熔炼步骤，将混料得到的均匀混合物放入熔炼炉进行熔炼），进行水淬造粒（即公开了：水淬步骤，将熔炼得到的产物进行水淬）； 将造粒后的半成品，进行烘干、筛选，包装成产品。
而熔炼焊剂应用于大型油气储运容器用低合金高强度结构钢的焊接只是对熔炼焊剂的用途限定，该限定并未引起要求保护的熔炼焊剂的结构和/或组成上的变化。
因此，该权利要求1所要求保护的技术方案与该对比文件1所公开的技术内容相比，区别技术特征在于：权利要求1要求保护的为碱性焊剂，其中Ca0为7％一20％，锰氧化物为MnO25％一10％，还含有MgO11．2％一32％，K2CO30.5％一2％，B2032％一4％，CaO与MgO的质量比为1:1.6；且不含P、S和H2O；制备步骤中：混合原料为粉末；熔炼时将粉末放入石墨坩埚内进行熔炼并保温，熔炼温度为1350℃，保温时间为30min；水淬得到玻璃态半成品，将熔炼所得玻璃态半成品置于干燥箱内进行干燥，保温，将干燥后的玻璃态半成品破碎至粒度为250～350μm范围内即得熔炼焊剂成品。
基于上述区别技术特征，该权利要求1实际要解决的技术问题是：改善焊缝表面形状以及脱渣性能。
对比文件2公开了一种多电极单面埋弧焊用粘结焊剂，该埋弧焊用焊剂含有（参见说明书第30，56-59，66-69，94段）：MgO：12-30%，MgO具有提高熔渣的耐火性和碱度而降低焊接金属的氧量的效果，MgO小于12%时，焊剂的碱度降低，焊接金属中的氧量增加而韧性降低，另一方面，MgO超过30%时，焊剂的软化熔融点增高，焊缝表面的波纹变粗，熔渣剥离性和焊缝外观不良；CaO：3-15%， CaO为用于调整熔渣的熔点和流动性的重要成分，CaO小于3%时，焊趾部的贴合性变差、焊缝外观不良，在高速单面焊接中还会产生咬边，另一方面，CaO超过15%时，熔渣流动性不良，焊缝高度不均匀且熔渣剥离性也不良；B2O3：0. 1-3%，B2O3具有韧性提高的效果。
由此可见，对比文件2公开的为粘结焊剂，其中限定的组分和含量为焊剂本身的组分和含量，其中并未公开在碱性熔炼焊剂中的原料中添加Ca0为7％一20％以及MgO11．2％一32％且使得CaO与MgO的质量比为1:1.6的技术手段，也并未给出采用该技术手段以解决改善焊缝表面形状以及脱渣性能的技术启示，也没有证据表明该技术手段是本领域的公知常识，且该技术手段使得权利要求1要求保护的技术方案具有脱渣性能良好以及焊道表面光滑的技术效果。因此，权利要求1要求保护的技术方案具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
2）.从属权利要求2对权利要求1进行了限定：在其引用的权利要求1具备创造性时，权利要求2也具备创造性。
对于驳回和前置审查意见：
合议组认为：本申请要求保护的熔炼焊剂中的组分和含量指的是制备焊剂的原料的组分和含量，由于熔炼焊剂在制备的过程中各组分之间会发生化学反应，因此，制备熔炼焊剂的原料的组分和含量与最终制备完成后的焊剂本身的组分和含量并不相同，对比文件2公开的为粘结焊剂，其中公开的为粘结焊剂成品中的组分和含量，因此，两者之间没有可比性，对比文件2并未公开本申请的熔炼焊剂的原料中的Ca0和MgO的含量以及CaO与MgO的质量比为1:1.6的技术手段。
而在熔炼焊剂领域，通过限定熔炼焊剂的原料中的Ca0和MgO的含量以及CaO与MgO的质量比为1:1.6的技术手段实现焊接时良好的脱渣性能以及使得焊道表面光滑也不是本领域的常规技术手段。且本申请的具体实施方式通过实施例1-3以及实施例4-6的试验对比验证了本申请的上述技术手段所具有的技术效果，即当焊剂组分不满足上述含量和比例时，焊接时将会出现焊道表面发生麻点状凹凸或发生顶部夹渣的焊接缺陷，而当满足上述含量和比例时，并未出现焊接缺陷。因此，本申请要求保护的技术方案中的CaO与MgO的含量以及质量比的限定并不是在有限范围内从一些已知的可能性中进行的简单的常规选择。
根据以上事实和理由，本案合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年11月01日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本复审决定所针对的审查文本的基础上对本申请继续进行审查。
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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