发明创造名称：保护涂层和具有所述保护涂层的燃气涡轮机部件
外观设计名称：
决定号：193448
决定日：2019-10-25
委内编号：1F259884
优先权日：2013-05-17
申请（专利）号：201480028507.6
申请日：2014-04-22
复审请求人：西门子股份公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：李珊
合议组组长：代玲莉
参审员：强婧
国际分类号：C22C19/05，C23C4/08，C23C14/06，C22C30/00，C23C28/00，F01D5/28
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、推理或者有限的试验可以得到，则该发明是显而易见的，也就不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201480028507.6，名称为“保护涂层和具有所述保护涂层的燃气涡轮机部件”的发明专利申请（下称“本申请”）。本申请为PCT申请，申请人为西门子股份公司，申请日为2014年4月22日，优先权日为2013年5月17日，进入中国国家阶段日为2015年11月16日，公开日为2015年12月30日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年5月18日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-8相对于对比文件1（US20040131865A1，公开日期为2004年7月8日）、对比文件2（CN1433486A，公开日期为2003年7月30日）和本领域常规技术手段的结合不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定；同时，权利要求1-8相对于对比文件3（EP1463846B1，公告日为2011年8月24日）和本领域常规技术手段的结合也不具备创造性，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2017年12月20日所提交的权利要求第1-8项，于2015年11月16日本申请进入中国国家阶段时提交的国际申请文件中文译文的说明书、说明书附图、说明书摘要及摘要附图，驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种保护涂层，其具有15至39wt％的Co，10至25wt％的Cr，5至15wt％的Al，0.05至1wt％的Y，0.5至10wt％的Fe，0.05至2wt％的Mo，可选的Si、Ta和/或Hf，其余为Ni和杂质；所述保护涂层(3)中硫的部分小于或等于8×10-6wt％。
2. 如权利要求1所述的保护涂层，其中所述保护涂层(3)具有0至4wt％的Si。
3. 如权利要求1至2中的任一项所述的保护涂层，其中所述保护涂层(3)具有0至2wt％的Ta。
4. 如权利要求1至3中的任一项所述的保护涂层，其中所述保护涂层(3)具有0至2wt％的Hf。
5. 一种燃气涡轮机部件，其具有如权利要求1至4中的任一项所述的保护涂层(3)。
6. 如权利要求5所述的燃气涡轮机部件，其中所述燃气涡轮机部件具有基板(2)，所述保护性涂层(3)被施加到所述基板(2)上，其中所述基板(2)由镍基超合金和/或钴基超合金制成。
7. 如权利要求5或6所述的燃气轮机部件，其中所述保护涂层(3)的厚度为30μm至800μm。
8. 如权利要求6或7所述的燃气涡轮机部件，其中所述保护涂层(3)通过热喷涂法，特别是在空气中，在真空中或在保护气体下和/或通过物理沉积法被施加到所述基板(2)。”
驳回决定认为：对比文件1公开了一种涂层，权利要求1与对比文件1所述涂层的区别在于：具有0.05至2wt%的Mo，可选的Si、Ta和/或Hf；硫的部分小于或等于8×10-6wt%。对比文件2给出了添加Mo及可选的Si、Ta和/或Hf中一种或多种的启示，且本领域技术人员经常规实验即可确定所需添加的Mo的具体含量；S属于合金中的杂质元素，本领域技术人员为改善涂层品质和性能，尽量降低S的含量属于常规技术手段。因此权利要求1相对于对比文件1-2和本领域常规技术手段的结合不具备创造性。同时，对比文件3公开了一种保护涂层，权利要求1与对比文件3所述涂层的区别在于：具有0.05至2wt%的Mo，可选的Si、Ta和/或Hf；硫的部分小于或等于8×10-6wt%。对比文件3公开了涂层还可以含有0.01-8%的Fe，0.1-8%的Ga，0.1-8%的Mo的一种及以上，和0.01-0.5%的Zr，0.05-1%的B，0.1-0.5%Hf，0.1-2%的Ta中的一种及以上，并进一步公开所添加的少量Y、Hf、Si、Zr可改善涂层的抗氧化性，所述Si的添加量为0.1-4%。基于对比文件3公开的内容，本领域技术人员容易想到选择性添加Mo、Si、Ta和/或Hf；至于Mo的具体含量，本领域技术人员经常规试验即可确定。因此权利要求1相对于对比文件3和本领域常规技术手段的结合也不具备创造性。从属权利要求2-4的附加技术特征属于本领域技术人员经常规实验即可确定的，因此权利要求2-4也不具备创造性。基于权利要求1-4的权利要求5也不具备创造性。从属权利要求6-8的附加技术特征或被以上对比文件公开，或属于本领域常规技术手段，因此权利要求6-8也不具备创造性。
申请人西门子股份公司（下称“复审请求人”）对上述驳回决定不服，于2018年9月3日向专利局复审和无效审理部提出了复审请求，未对申请文件进行修改。复审请求人认为：对比文件1涉及的是纳米结构化的涂层，必须依赖特殊工艺，本申请权利要求1不需要对比文件1所述的特殊工艺。对比文件1-3均未公开添加0.05至2wt%的Mo；对比文件2的基材是不锈钢或碳钢，而非镍基基材，本领域技术人员缺乏动机在镍基基材的涂层中添加Mo；即使假定本领域技术人员具有添加Mo的动机，对比文件2公开了T选择钽、钛、铂、钯、铼、钼、钨和铌或它们的混合物，对所述8种不同元素进行各种组合实验，从中选择出0.05至2wt%的Mo需要付出创造性劳动。权利要求1的技术方案能够改进涂层的机械特性，特别是增强涂层的抗蠕变特性和延展性。
经形式审查合格，专利局复审和无效审理部依法受理了该复审请求，于2018年9月10日发出了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中认为，权利要求1并未限定涂层的制备工艺和所应用的基材，而且本申请说明书记载的也是采用热喷涂法，基材的不同不会影响对比文件1和2的结合；对比文件3自身给出了添加Mo的技术启示。因此坚持驳回决定。
随后，专利局复审和无效审理部成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年8月26日向复审请求人发出复审通知书，指出：基于对比文件1和2，权利要求1-8不具备创造性。同时，基于对比文件3，权利要求1-8也不具备创造性。针对复审请求人所陈述的意见，合议组认为：对比文件1采用特殊工艺形成纳米结构化涂层，控制热生长氧化物的结构、组成和生长速度，最终提高涂层性能；本申请不采用对比文件1所述特殊工艺，则形成不了纳米结构，也就不能对涂层的微观结构进行有效控制，即相应的效果也就不存在。对比文件2、3均给出了添加Mo的技术启示，至于Mo的具体含量为0.05至2wt%，属于本领域技术人员经常规试验即可确定的，本申请中也并未记载含量范围对效果影响的数据，更未记载该含量范围相对于其他含量范围具有预料不到的技术效果。对比文件1和2的基材虽然不同，但均属于耐高温基材，而且在所述基材上涂覆的均是MCrAlX系列合金，涂覆的目的也相同，均是保护基材不被氧化和腐蚀，在对比文件2给出了添加Mo改善Cr基氧化物鳞皮质量的启示的情况下，本领域技术人员容易想到在对比文件1所述涂层中添加Mo以改善性能，这符合本领域技术人员的一般认知，况且也没有证据表明，基材不同对涂层中是否添加Mo会造成任何限制性教导或存在技术障碍或偏见。对于所述涂层，本申请说明书中并记载任何效果数据，与对比文件1-2或3相比，复审请求人认为本申请所述涂层能够增强抗蠕变特性和延展性，缺乏依据。因此复审请求人认为本申请具备创造性的理由不具有说服力。
复审请求人于2019年10月10日提交了意见陈述书，以及权利要求书全文的修改替换页，具体修改为：进一步限定权利要求1所述涂层为通过热喷涂法施加的镍基涂层；将权利要求1中“可选的Si、Ta和/或Hf”修改为“Si、Ta和Hf中的至少两种元素是需要的，即其所占部分大于0wt％”。修改后的权利要求书如下：
“1. 一种通过热喷涂法施加的保护涂层，所述保护涂层为镍基涂层，所述保护涂层具有：
15至39wt％的Co，10至25wt％的Cr，5至15wt％的Al，0.05至1wt％的Y，0.5至10wt％的Fe，0.05至2wt％的Mo，
Si、Ta和Hf中的至少两种元素是需要的，即其所占部分大于0wt％，其余为Ni和杂质；所述保护涂层(3)中硫的部分小于或等于8×10-6wt％。
2. 如权利要求1所述的保护涂层，其中所述保护涂层(3)具有0至4wt％的Si。
3. 如权利要求1至2中的任一项所述的保护涂层，其中所述保护涂层(3)具有0至2wt％的Ta。
4. 如权利要求1至3中的任一项所述的保护涂层，其中所述保护涂层(3)具有0至2wt％的Hf。
5. 一种燃气涡轮机部件，其具有如权利要求1至4中的任一项所述的保护涂层(3)。
6. 如权利要求5所述的燃气涡轮机部件，其中所述燃气涡轮机部件具有基板(2)，所述保护性涂层(3)被施加到所述基板(2)上，其中所述基板(2)由镍基超合金和/或钴基超合金制成。
7. 如权利要求5或6所述的燃气轮机部件，其中所述保护涂层(3)的厚度为30μm至800μm。
8. 如权利要求6或7所述的燃气涡轮机部件，其中所述保护涂层(3)通过热喷涂法，特别是在空气中，在真空中或在保护气体下和/或通过物理沉积法被施加到所述基板(2)。”
复审请求人认为：对比文件1未公开使用热喷涂方法来施加涂层；对比文件1公开的是钴基涂层（钴的含量大于镍的含量），而本申请是镍基涂层。对比文件2公开了Mo仅对以下特定情况有益：当“一旦除去涂层合金中的铝”时，该内容不能教导本领域技术人员将Mo添加到对比文件1的涂层中，尤其当Al是本申请涂层的基本元素时。对比文件3一般性提到了Mo的用途，并未教导涂层应包含这种元素的具体原因，而且表1的示例性实施方式中，未列出Mo，因此对比文件3也不能教导本领域技术人员将Mo添加到对比文件1的涂层中。本申请认识到权利要求1中列出的元素提供了具有更长使用寿命的最佳保护性能：Si提高抗氧化和抗腐蚀能力；Ta提高了抗氧化性，增加了机械性能并用作相稳定剂；Hf是用于降低S的迁移率并增加保护性氧化物的粘附性的反应性元素；S的低含量降低了氧化速率。基于上述理由，本申请权利要求1-8具备创造性。
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
关于审查文本
本复审请求审查决定所针对的文本为：复审请求人于2019年10月10日所提交的权利要求第1-8项，以及其于2015年11月16日本申请进入中国国家阶段时提交的国际申请文件中文译文的说明书、说明书附图、说明书摘要及摘要附图。
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。
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、推理或者有限的试验可以得到，则该发明是显而易见的，也就不具备创造性。
（1）基于对比文件1和2，权利要求1-8不具备创造性，理由如下：
权利要求1请求保护一种保护涂层，对比文件1公开了一种MCrAlY保护涂层，并具体公开以下内容（参见说明书第[0019]、[0070]-[0072]段）：表1中涂层成分为Co：32.7%，Ni：32.6%，Cr：20.1%，Al：7.81%，Y：0.39%，Fe：5.34%，O：0.48%，N：0.43%。对比文件1还公开了采用高速氧燃料（HVOF）或低压等离子喷涂（LPPS）热喷涂法工艺将所述保护涂层沉积在镍基合金基材上。经分析，权利要求1所述Co、Cr、Al、Y、Fe、Ni已经被对比文件1公开，对比文件1所述Ni也属于涂层的主要成分，所述涂层也可以称为镍基涂层。至此，权利要求1所述涂层与对比文件1相比，区别技术特征在于：（1）具有0.05至2wt%的Mo，Si、Ta和Hf中的至少两种元素是需要的；（2）硫的部分小于或等于8×10-6wt%。基于上述区别技术特征及本申请说明书的记载可知，权利要求1相对于对比文件1实际所要解决的技术问题是改善涂层性能，提高使用寿命。对于区别技术特征（1），对比文件2公开了一种MCrAlXSiT合金涂层，并具体公开了以下内容（参见说明书第11页第12-25行、第25页第2-10）：其中M代表镍（Ni）、 钴（Co）、铁（Fe）或它们的混合物，X代表钇（Y）、铪（Hf）、锆、镧、钪或它们的混合物， T代表钽（Ta）、钛、铂、钯、铼、钼（Mo）、钨和铌或它们的混合物。合金的重量百分组成为：铬约0～40％，铝约3～30％，X最多约5.0％，硅0～40％， T最多约10％，其余的是M。同时公开了添加物T的含量更好是0.1～5％，最好是0.5～3％。所添加的硅能够改善抗热腐蚀和抗氧化能力，在 Cr基的涂层中加入钽和钨能改善抗硫化和抗氧化能力。铝成型合金中钼的存在改善了Cr基氧化物鳞皮的质量，一旦除去涂层合金中的铝， 就形成氧化物鳞皮。可见，对比文件2给出了在MCrAlXSiT合金中添加钼改善Cr基氧化物鳞皮质量的启示，在该启示下，本领域技术人员容易想到在对比文件1所述涂层中添加钼以改善涂层性能以提高其使用寿命。同理，由于对比文件2给出了添加硅、钽以及钇、铪、锆、镧、钪或它们的混合物的启示，本领域技术人员为改善涂层性能，根据成本核算等实际情况，选择性添加硅、钽和/或铪中的至少两种是容易实现的。同时，对比文件2公开了所述T最多约10%，在此基础上，本领域技术人员根据实际需要，经常规试验即可确定所需添加的Mo的具体含量。对于区别技术特征（2），S属于合金中的杂质元素，本领域技术人员为改善涂层品质和性能，尽量降低S的含量属于常规技术手段。综上，在对比文件1的基础上，结合对比文件2和本领域的常规技术手段，得出权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员而言是显而易见的，因此权利要求1不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
从属权利要求2-4进一步限定了Si、Ta、Hf的含量。如前所述（参见对权利要求1的评述），根据对比文件2给出的技术启示，本领域技术人员为改善涂层性能，根据成本核算等实际情况，选择性添加硅、钽和/或铪是容易实现的；同时，对比文件2公开了硅0～40％，所述T最多约10%，X最多约5.0％，在此基础上，本领域技术人员根据实际需要，经常规试验即可确定所述Si、Ta、Hf的具体含量。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2-4也不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
权利要求5请求保护一种燃气涡轮机部件。对比文件1公开所述保护涂层可用于海军柴油发动机、军用和商用飞机以及燃气涡轮机部件上（参见说明书第[0005]段）。可见，在权利要求1-4任一项所述保护涂层不具备创造性的情况下，权利要求5也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
从属权利要求6进一步限定了所述燃气涡轮机部件的结构。对比文件1公开了采用镍基超合金作为热段固定部件的基材（参见说明书第[0005]段）；同时，钴基超合金也属于本领域常用的耐高温合金基材。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求6也不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
从属权利要求7进一步限定了保护涂层的厚度。对比文件1公开了在所述镍基超合金上施加所述保护涂层，其典型厚度为100/150μm（参见说明书第[0007]段），公开了从属权利要求7所限定的厚度范围。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求7也不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
从属权利要求8进一步限定了所述保护涂层的施加方法。对比文件1公开了采用高速氧燃料（HVOF）或低压等离子喷涂（LPPS）热喷涂法工艺将所述保护涂层沉积在镍基合金基材上（参见说明书第[0019]、[0072]段）；而在空气中，在真空中或在保护气体下施加属于本领域常规技术手段。因此，在其引用的在权利要求不具备创造性的情况下，权利要求8也不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
（2）基于对比文件3，权利要求1-8也不具备创造性，理由如下：
权利要求1请求保护一种保护涂层。对比文件3公开了一种保护涂层γ/β-MCrAlY Fe，成分为Co：23，Ni：余量，Cr：18%，Al：10%，Y：0.5%，Fe：0.5%（参见说明书第[0033]段，表1第8行）。对比文件3还公开了（参见说明书第[0034]-[0035]段）所述涂层可以采用CVD、气相沉积；所述沉积层可在空气、氩气或真空中进行热处理。经分析，权利要求1所述Co、Cr、Al、Y、Fe、Ni已经被对比文件3公开，对比文件3所述Ni也属于涂层的主要成分，所述涂层相当于权利要求1所述镍基涂层。权利要求1与对比文件3相比，区别技术特征在于：（1）具有0.05至2wt%的Mo，Si、Ta和Hf中的至少两种元素是需要的；（2）硫的部分小于或等于8×10-6wt%。基于上述区别技术特征及本申请说明书的记载可知，权利要求1相对于对比文件3实际所要解决的技术问题是改善涂层性能，提高使用寿命。对于区别技术特征（1），对比文件3还公开了以下内容（参见说明书第[0029]、[0031]段）：如果采用γ/β-MCrAlY作内层或外层，其可以含有0.01-8%的Fe，0.1-8%的Ga，0.1-8%的Mo的一种及以上，和0.01-0.5%的Zr，0.05-1%的B，0.1-0.5%Hf，0.1-2%的Ta中的一种及以上，这样可以在不降低抗氧化性的情况下，增加延展性并提高抗疲劳性；并进一步公开所添加的少量Y、Hf、Si、Zr可改善涂层的抗氧化性，所述Si的添加量为0.1-4%。可见，基于对比文件3所公开的内容，本领域技术人员为改善涂层性、提高使用寿命，根据成本核算等实际情况，选择性添加Si、Ta和Hf中的至少两种元素是容易实现的。至于Mo的具体含量，本领域技术人员经常规试验即可确定。对于区别技术特征（2），S属于合金中的杂质元素，本领域技术人员为改善涂层的品质和性能，尽量降低S的含量属于常规技术手段。综上，在对比文件3的基础上，结合本领域的常规技术手段，得出权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员而言是显而易见的，因此权利要求1不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
从属权利要求2-4进一步限定了Si、Ta、Hf的含量。如前所述，对比文件3公开了可以添加的Si的含量为0.1-4%， Hf为0.1-0.5%，Ta为0.1-2%。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2-4也不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
权利要求5请求保护一种燃气涡轮机部件。对比文件3公开了（参见说明书第[0025]段）：所述涂层所涂覆的基体可以是高温环境下的燃气轮机的涡轮叶片等，所述基体由Ni基或Co基超级合金组成。可见，在权利要求1-4任一项所述保护涂层不具备创造性的情况下，权利要求5也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。同理，从属权利要求6也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
从属权利要求7进一步限定了保护涂层的厚度。对比文件3公开了（参见说明书第[0032]段）：所述涂层的厚度为50-400μm，公开了从属权利要求7所限定的厚度范围。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求7也不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
从属权利要求8进一步限定了保护涂层的施加方法。对比文件3公开了（参见说明书第[0034]-[0035]段）：所述涂层可以采用CVD、气相沉积；所述沉积层可在空气、氩气或真空中进行热处理。可见，在其引用的在权利要求不具备创造性的情况下，权利要求8也不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
关于复审请求人的意见陈述
关于复审请求人于2019年10月10日所陈述的意见，合议组认为：对比文件1明确公开了采用高速氧燃料（HVOF）或低压等离子喷涂（LPPS）热喷涂法工艺将所述保护涂层沉积在镍基合金基材上（参见说明书第[0019]、[0072]段）；对比文件1所公开的MCrAlY保护涂层包含Co：32.7%，Ni：32.6%；本申请权利要求1所述涂层包含15至39wt％的Co，10至25wt％的Cr，5至15wt％的Al，0.05至1wt％的Y，0.5至10wt％的Fe，0.05至2wt％的Mo， Si、Ta和Hf中的至少两种元素是需要的，即其所占部分大于0wt％，其余为Ni和杂质；经分析，对比文件1中的Co和Ni含量相差很小，Co比Ni仅高0.1%，而从权利要求1各成分含量范围来看，其Ni含量也未必都比Co的高，如Co、Cr、Al、Y、Fe、Mo均取最高值，加上 Si、Ta和Hf中的至少两种元素，余下Ni的含量是就低于Co。可见，复审请求人认为对比文件1属于钴基涂层，而权利要求1是镍基涂层的观点不成立。对比文件2公开了铝成型合金中钼的存在改善了Cr基氧化物鳞皮的质量，一旦除去涂层合金中的铝， 就形成氧化物鳞皮。此处“一旦除去涂层合金中的铝”应该结合对比文件2所公开的技术方案来理解，而不能将其割裂开来：对比文件2所述MCrAlXSiT合金涂层主要起到对所涂覆基材的保护作用，其中有足够的Al来形成保护性的氧化铝鳞皮，“一旦除去涂层合金中的铝， 就形成氧化物鳞皮”是对合金涂层发挥保护作用的一种描述，强调的是在这种形成氧化物鳞皮的情况下，钼的存在改善了氧化物鳞皮的质量，而且对比文件1和本申请所述Al均是涂层的基本元素，可见，认为对比文件2添加Mo仅仅对“一旦除去涂层合金中的铝”的特定情况有益的观点不成立。对比文件3的表1虽然未列出Mo，但表1仅是示例性实施方式，对比文件3明确公开了采用γ/β-MCrAlY作内层或外层，其可以含有Fe，Ga，Mo的一种及以上，和Zr， B，Hf，Ta中的一种及以上，这样可以在不降低抗氧化性的情况下，增加延展性并提高抗疲劳性；相反，本申请并未记载添加Mo的具体原因。本申请说明书中未记载“Si提高抗氧化和抗腐蚀能力；Ta提高了抗氧化性，增加了机械性能并用作相稳定剂；Hf是用于降低S的迁移率并增加保护性氧化物的粘附性的反应性元素；S的低含量降低了氧化速率”，对于所述涂层，也未记载任何效果数据。如前所述，对比文件2或3均给出了添加Si、Ta和/或Hf的启示。综上，复审请求人认为本申请权利要求1-8具备创造性的理由不成立。
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5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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