发明创造名称：高韧性聚晶复合材料和高韧性聚晶刀片及其制备方法
外观设计名称：
决定号：193446
决定日：2019-10-23
委内编号：1F252581
优先权日：
申请（专利）号：201610267745.3
申请日：2016-04-27
复审请求人：富耐克超硬材料股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：宋岩
合议组组长：庞立敏
参审员：赵洁
国际分类号：C22C26/00,C22C29/16,C22C29/06,C22C1/05,C22C49/02,C22C49/14,C22C47/14,B22F5/00,C22C101/04,C22C101/14,C22C101/18,C04B35/81,C04B35/5831,C04B35/622,C04B35/80,C04B35/52
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：发明有突出的实质性特点，是指对所属技术领域的技术人员来说，发明相对于现有技术是非显而易见的。如果发明是所属技术领域的技术人员在现有技术的基础上仅仅通过合乎逻辑的分析、推理或有限试验可以得到的，则该发明是显而易见的。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610267745.3，名称为“高韧性聚晶复合材料和高韧性聚晶刀片及其制备方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为富耐克超硬材料股份有限公司，申请日为2016年4月27日，公开日为2016年8月31日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年2月24日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-7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2017年11月15日提交的权利要求第1-7项，申请日2016年4月27日提交的说明书第1-35段、说明书摘要。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1.一种高韧性聚晶复合材料，其特征在于，它包括下述质量百分比的组分：聚晶超硬相72%～92%、结合剂7.5%～25%、增韧剂0.5%～15%，其中，所述增韧剂为碳纳米管、石墨烯中的一种或两种的组合；所述结合剂为钴、铝、铜、镍、钨、钛、氮化钛、碳氮化钛、氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一种或几种的组合，所述聚晶超硬相为立方氮化硼、金刚石、碳化硅和碳化硼中的一种或几种的组合。
2. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述立方氮化硼的粒度为0.05～25 μm。
3. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述金刚石的粒度为0.05～20 μm。
4. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述碳化硼的粒度为0.05～25 μm。
5. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述碳化硅的粒度为0.05～20 μm。
6. 一种高韧性聚晶刀片，其特征在于，所述高韧性聚晶刀片是由权利要求1～5任一项所述的高韧性聚晶复合材料制备的。
7. 一种高韧性聚晶刀片的制备方法，具体包括以下步骤：
将质量百分比分别为72%～92%的聚晶超硬相、7.5%～25%的结合剂，0.5%～15%的增韧剂在惰性气体保护条件下进行混合，制得高韧性聚晶复合材料；
采用等静压成型工艺将所述高韧性聚晶复合材料压制成聚晶刀片生坯，并采用真空热处理工艺对所述聚晶刀片生坯进行活化处理；
在烧结压力为3.5×109～6×109 Pa、烧结温度为1250℃～1850℃的条件下，烧结经过活化处理的所述高韧性聚晶刀片生坯10 min～15 min，即得高韧性聚晶刀片。”
驳回决定认为：当权利要求1中的增韧剂为SiC晶须时，权利要求1的技术方案与对比文件1（CN102557647A，公开日为2012年7月11日）的区别特征在于：聚晶超硬相和结合剂的含量与对比文件1略有不同，增韧剂的种类不同，且具体限定了结合剂的种类。然而，本领域技术人员在对比文件1公开组分的大范围的基础上，通过有限的试验容易得出权利要求1中聚晶超硬相和结合剂的含量范围。碳纳米管与石墨烯和对比文件1中高长径比的SiC晶须均属于复合材料中常用的增韧剂种类，在对比文件1的基础上本领域技术人员容易想到采用碳纳米管和/或石墨烯对SiC晶须进行替换，且其效果是可以预料的。对比文件1已经公开了结合剂的种类，在此基础上选择一种或几种从而得出权利要求1的结合剂也是容易的。因此，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。针对权利要求1中的其他技术方案，除了对比文件1中所公开的结合剂外，钴、钨、钛、氧化硅也属于本领域常用的金属陶瓷结合剂，这种对结合剂种类的替换和选择是常规的，并且其效果是可以预料的。因此，权利要求1的其他技术方案也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。从属权利要求2-5的附加技术特征为本领域的常规技术手段，因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-5也不具备创造性。
权利要求6请求保护的技术方案与对比文件1的区别特征仅在于：权利要求1-5任一项所述的高韧性聚晶复合材料的不同。参见上述对权利要求1-5的具体评述，权利要求6不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性。
权利要求7请求保护的技术方案和对比文件1公开的技术方案相比，区别技术特征为：（1）聚晶超硬相和结合剂的含量与对比文件1略有不同；（2）某些制备步骤和工艺与对比文件1有所不同。针对区别特征（1），本领域技术人员在对比文件1公开大范围的基础上，通过有限的试验容易得出权利要求7中聚晶超硬相和结合剂的含量范围。区别特征（2）属于本领域的常规技术手段，其获得的技术效果是可以预期的。因此，权利要求7请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2018年5月23日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书。复审请求人认为：碳纳米管、石墨烯与碳化硅晶须的膨胀系数等性质不同，也不需要与结合剂结合发挥增韧作用，因此，本领域技术人员难以想到替换。复审请求时修改的权利要求书如下：
“1. 一种高韧性聚晶复合材料，其特征在于，它包括下述质量百分比的组分：聚晶超硬相72%～92%、结合剂7.5%～25%、增韧剂0.5%～15%，其中，所述增韧剂为碳纳米管和石墨烯中的一种或两者的组合；所述聚晶超硬相为立方氮化硼、金刚石、碳化硅和碳化硼中的一种或几种的组合；所述结合剂为钴、铝、铜、镍、钨、钛、氮化钛、碳氮化钛、氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一种或几种的组合。
2. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述立方氮化硼的粒度为0.05～25 μm。
3. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述金刚石的粒度为0.05～20 μm。
4. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述碳化硼的粒度为0.05～25 μm。
5. 根据权利要求1所述的高韧性聚晶复合材料，其特征在于，所述碳化硅的粒度为0.05～20 μm。
6. 一种高韧性聚晶刀片，其特征在于，所述高韧性聚晶刀片是由权利要求1～5任一项所述的高韧性聚晶复合材料制备的。
7. 一种高韧性聚晶刀片的制备方法，具体包括以下步骤：
将质量百分比分别为72%～92%的聚晶超硬相、7.5%～25%的结合剂，0.5%～15%的增韧剂在惰性气体保护条件下进行混合，制得高韧性聚晶复合材料；
采用等静压成型工艺将所述高韧性聚晶复合材料压制成聚晶刀片生坯，并采用真空热处理工艺对所述聚晶刀片生坯进行活化处理；
在烧结压力为3.5×109～6×109 Pa、烧结温度为1250℃～1850℃的条件下，烧结经过活化处理的所述高韧性聚晶刀片生坯10 min～15 min，即得高韧性聚晶刀片。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年6月12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7月8 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-7不符合专利法第22条第3款的规定。
复审请求人于2019年7月17 日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：
（1）对比文件1是通过增韧剂与结合剂配合才使材料既提高韧性又保持强度的，本申请选用碳纳米管、石墨烯或两者的结合作为增韧剂，其自身已经具有比较强的硬度和良好的柔韧性等特性，因此不再需要特定的增强结合剂与其共同使用才能实现提高产品的强度和韧性的目的。
（2）本申请权利要求1并不是简单的将碳纳米管、石墨烯中或两者的组合与其他原料进行堆积，其难点实质是在于如何匹配上述各原料以及如何确定合适的工艺参数来成功制备成具有高韧性的聚晶复合材料。并补充了试验数据证明同时添加碳纳米管和石墨烯作为增韧相的抗冲击性均比没添加或只添加一种增韧剂的抗冲击性要好，且当增韧剂的质量百分数不在本申请所述增韧剂0.5%～15%的范围时，材料的性能均会出现下降趋势，因此可以证明原料配比是与制备工艺紧密相连的。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、关于审查文本
本复审决定所针对的审查文本为：2018年5月23日提交的权利要求第1-7项，申请日2016年4月27日提交的说明书第1-35段、说明书摘要。
2、关于专利法第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。
发明有突出的实质性特点，是指对所属技术领域的技术人员来说，发明相对于现有技术是非显而易见的。如果发明是所属技术领域的技术人员在现有技术的基础上仅仅通过合乎逻辑的分析、推理或有限试验可以得到的，则该发明是显而易见的。
（1）权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1要求保护一种高韧性聚晶复合材料。对比文件1（CN102557647A，公开日为2012年7月11日）公开了一种立方氮化硼聚晶复合材料（参见对比文件1说明书第1段、第5-6段和第8段），是由以下重量百分比的组分制成：立方氮化硼54～95％（相当于权利要求1中的聚晶超硬相），结合剂5～42％，增韧剂0～15％；增韧剂选自SiC晶须、纳米金刚石、氧化锆粉中的一种或其任意比组合；所述结合剂为耐磨结合剂、促烧结结合剂和增强结合剂，增强结合剂与耐磨结合剂和/或促烧结结合剂共同使用；所述耐磨结合剂选自碳化钛、碳氮化钛、氮化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝、(TiW)C、TiW、TiTa中的一种或其任意比组合；所述促烧结结合剂选自铝、镍、锑、锡、镁、铜中的一种或其任意比组合；所述增强结合剂选自氧化铝、氮化铝、硼化铝、氧化钇、氮化钇、氧化镝、氮化镝、铈、钕、钆、镥中的一种或其任意比组合。对比文件1所述技术方案属于制造金属加工刀具材料技术领域。虽然权利要求1中还限定了“高韧性”，但是上述对复合材料性能的限定并没有在权利要求1限定的特征的基础上进一步隐含权利要求1中聚晶复合材料相对于对比文件1具有某种特定的结构和/或组成。由此可见，当对比文件1中的增韧剂为SiC晶须时，权利要求1的技术方案与对比文件1的区别特征在于：聚晶超硬相和结合剂的含量与对比文件1略有不同，增韧剂的种类不同。
然而，权利要求1中具体限定的聚晶超硬相和结合剂的含量仅仅是在对比文件1公开的上述组分的大范围内具体选择的一个较小的范围，但是这种选择并没有取得预料不到的技术效果，本领域技术人员在对比文件1的基础上，通过有限的试验容易得出权利要求1中聚晶超硬相和结合剂的含量范围。虽然对比文件1中公开的增韧剂是SiC晶须，而权利要求1中限定的是碳纳米管、石墨烯中的一种或两种，但使用碳纳米管在碳纳米管/陶瓷复合材料中增强增韧是本领域的常用技术手段（参见《电子与光电子材料》第279页，朱建国等编，国防工业出版社，2007年8月第1版），石墨烯是属于碳元素同素异形体（碳纳米管、富勒烯、金刚石）的一种，可以卷取形成一维的碳纳米管（参见《新型功能材料设计及应用》第93页，屈凌波主编，2014年5月出版），并且本领域公知石墨烯的硬度、韧性好。因此，本领域技术人员很容易想到将二者用作制备超硬材料的增韧剂，其技术效果也是可以预期的。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的常规技术手段并在有限试验的基础上获得权利要求1的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此，权利要求1不具有突出的实质性特点，因而不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
针对权利要求1中的其他技术方案，除了对比文件1中所公开的结合剂外，钴、钨、钛、氧化硅也属于本领域常用的金属陶瓷结合剂，这种对结合剂种类的替换和选择是常规的，并且其效果是可以预料的。对比文件1已经公开了聚晶超硬相为立方氮化硼的技术方案，而金刚石、碳化硅、碳化硼也和立方氮化硼一样，具有高硬度、高耐磨等性能，属于超硬材料，广泛应用于刀具行业，这种对聚晶超硬相具体物质的替换和选择也属于本领域的常规技术手段。因此，权利要求1的其他技术方案也不具有突出的实质性特点，因而不具备创造性。
权利要求2-5分别对其引用的权利要求作了进一步限定。对比文件1已经公开了立方氮化硼的粒度为1纳米-40微米（参见对比文件1说明书第5段），权利要求2中具体限定的粒度范围仅仅是在对比文件1公开的粒度的大范围内具体选择的一个较小的范围，但是这种选择并没有取得预料不到的技术效果；权利要求3-5中具体限定的超硬相的粒度也属于本领域的常规选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2）权利要求6不具备第22条第3款规定的创造性。
权利要求6要求保护一种高韧性聚晶刀片。对比文件1（参见说明书第1段）公开了该发明涉及一种立方氮化硼聚晶复合材料，属于制造金属加工刀具材料技术领域。而刀片为本领域的常见刀具。因此，在其引用的权利要求1-5所述的复合材料相对于对比文件1是显而易见的基础上，本领域技术人员很容易想到将所述材料用于制备高韧性聚晶刀片。因此，在对比文件1的基础上结合本领域的常规技术手段和有限的试验而获得权利要求6请求保护的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此，权利要求6不具有突出的实质性特点，因而不具备创造性。
（3）权利要求7不具备第22条第3款规定的创造性。
权利要求7请求保护一种高韧性聚晶刀片的制备方法，对比文件1公开了一种聚晶复合材料及其加工方法（参见对比文件1说明书第5段和第12段）：该复合材料是由以下重量百分比的组分制成：立方氮化硼54～95％（相当于权利要求7中的聚晶超硬相），结合剂5～42％，增韧剂0～15％；采用如下制备方法：将各原料按照配方比例混合，在5.9～7.5Gpa的压力下，于1250～1450℃温度下，压制10～20分钟，即得立方氮化硼聚晶复合材料。权利要求7请求保护的技术方案和对比文件1公开的技术方案相比，区别技术特征为：（1）聚晶超硬相和结合剂的含量与对比文件1略有不同；（2）某些制备步骤和工艺与对比文件1有所不同，（3）权利要求7的主题名称为刀片，而不是复合材料。
针对区别特征（1），权利要求7中具体限定的聚晶超硬相和结合剂的含量仅仅是在对比文件1公开的上述组分的大范围内具体选择的一个较小的范围，但是这种选择并没有取得预料不到的技术效果，本领域技术人员在对比文件1的基础上，通过有限的试验容易得出权利要求7中聚晶超硬相和结合剂的含量范围。
针对区别特征（2），对比文件1中采用的也是粉末冶金的方法来制备聚晶复合材料刀片，虽然其未具体公开混合的气氛，但是为了保证材料的纯度，在惰性气体保护条件下进行混合从而制备高韧性聚晶复合材料属于本领域的常规做法；虽然对比文件1中未明确生坯成型和活化处理步骤，但是在粉末冶金制备复合材料过程中，通常包括将粉末压制成型为生坯的步骤，而等静压成型工艺属于本领域常用的成型工艺，并且在烧结前采用真空热处理工艺对生坯进行活化处理也属于本领域的常规技术手段，其获得的技术效果是可以预期的。
针对区别特征（3），参见对权利要求6的评述可知，本领域技术人员很容易想到将对比文件1的复合材料加工为刀片。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的常规技术手段和有限的试验，得到权利要求7请求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7请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于复审请求人的意见陈述
合议组认为：关于复审请求人的意见（1），如前对权利要求1 的评述可知，合议组已经提供证据表明本领域技术人员使用碳纳米管、石墨烯作为增韧剂以改进陶瓷材料的韧性和强度是很容易想到的，因此，现有技术已经给出了与对比文件1结合的启示，在此基础上，本申请要求保护的技术方案是显而易见的。复审请求人在意见陈述中认为本申请选用碳纳米管、石墨烯或两者的结合作为增韧剂，无需特定的增强结合剂与其共同使用，但事实上本申请要求保护的复合材料（如权利要求1）中也含有结合剂，这与复审请求人的意见陈述是不一致的。
关于复审请求人的意见（2），对比文件1中的立方氮化硼即为一种陶瓷材料；从本申请中记载的实验数据看，使用二者作为增韧剂也并未取得预料不到的技术效果，复审请求人在答复复审通知书时补充的实验数据仅能证明与本申请的权利要求相比，处于权利要求保护范围之外的技术方案效果较差，但不能证明要求保护的技术方案的技术效果比现有技术更优或者超出预料。
复审请求人认为，本申请所采用的增韧剂与对比文件1的增韧剂增韧原理不同，导致原料配比等参数调整是非显而易见的。但是，如上所述，现有技术已经给出了采用碳纳米管、石墨烯作为增韧剂的技术启示，在此启示下，即使在实践中可能付出一定工作量的试验调整也并不能认为是创造性的劳动，而且，无论是本申请权利要求书中的组分用量范围还是制备的压力温度等条件，与现有技术都是非常接近的，也没有实验数据表明这样的调整会带来预料不到的技术效果。
因此，合议组对于复审请求人的意见陈述不予支持。
基于以上，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年2月24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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