透過航空用合金，淺談發明專利的創造性問題

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單位｜恆都知識產權事業部

作者｜專利無效專業組 張佳星

編者｜恆都微信運營團隊

C919：中國首款完全自主知識產權的民用客機。先進材料首次在國產民機大規模應用，第三代鋁鋰合金材料、先進複合材料在C919機體結構用量分別達到8.8%和12%。新型鋁鋰合金不僅具有低密度、高彈性模量、高比強度和高比模量的優點，同時還兼具低疲勞裂紋擴展速率、較好的高溫及低溫性能等特點，被認為是航空航天最理想的結構材料。C919首次大量使用鋁鋰合金，減重效果顯著。C919的研製標誌著中國民用客機從無到有的發展，在中國航空歷史上具有劃時代的意義。

筆者如下將透過合金材料的相關專利審查情況分析，簡要闡述創造性問題中突出的實質性特點和顯著的進步如何把握。

一、法律依據

《專利法》第22條第3款規定，發明的創造性，是指與現有技術相比，該發明有突出的實質性特點和顯著的進步。

《專利審查指南》第二部分第四章，關於創造性問題的解釋：

發明有突出的實質性特點，是指對所屬技術領域的技術人員來說，發明相對於現有技術是非顯而易見的。如果發明是所屬技術領域的技術人員在現有技術的基礎上僅僅通過合乎邏輯的分析、推理或有限的試驗可以得到的，則該發明是顯而易見的，也就不具備突出的實質性特點。

發明有顯著的進步，是指發明與現有技術相比能夠產生有益的技術效果。

二、案例解析

以下分別從正、反兩個方面，闡述創造性問題中突出的實質性特點和顯著的進步。

【正面案例：駁回複審後之發明具備創造性】

本案要點：

如果權利要求請求保護的技術方案與現有技術相比存在區別特徵，且現有技術中沒有給出將上述區別技術特徵應用到該最接近的現有技術以解決其存在的技術問題的啟示，也無證據表明上述區別技術特徵屬於本領域的公知常識，且本申請能夠產生有益的技術效果，則該權利要求請求保護的技術方案與現有技術相比有突出的實質性特點和顯著的進步，具備創造性。

案情分析：

申請號:201080026174.5

名稱:用於生產尤其是用於航空工業的高性能部件的鈦合金組合物

本複審請求針對的權利要求如下：

1. 一種鈦合金，其尤其適合在接近βα+β多晶型轉變溫度的溫度下熱鍛，以及加熱到接近所述轉變溫度的溫度進行熱處理，除了構成大部分重量比例的鈦以外，所述合金至少包括如下所述重量比的以下元素：鋁 4.0%-7.5%、釩 3.5%-5.5%、鉬 4.5%-7.5%、鉻1.8%-3.6%、鐵 0.2%-0.5%、鉿 0.1%-1.1%、鋯 0.1%-0.7%、氧 0.1%-0.3%、碳 0.01%-0.2%。其中鉿和鋯加起來的總的重量比不超過1％。

2. 如權利要求1所述的鈦合金，其特徵在於，所述合金還包括0.05重量％-0.25重量％的硅。

3. 一種對由上述任一權利要求所述的鈦合金製成的半成品進行熱處理的方法，所述方法包括以下步驟：

加熱到比合金的βα+β多晶型轉變溫度低30-70℃的溫度範圍；

在所述溫度停留2-5小時；

冷卻；

在540-600℃的溫度範圍內停留8-16小時；

冷卻。

駁回理由：原權利要求1-4不具有突出的實質性特點和顯著的進步，不符合《專利法》第22條第3款規定的創造性。

複審請求人認為：對比文件均未提及雙相鈦合金的穩定性問題，更沒有提到鈦合金中鋁和氧含量增加導致的問題，通過添加鉿元素避免鋁和鈦的氧化相的形成來解決「氧含量增加」的技術手段對本領域技術人員來說是非顯而易見的，因此該技術方案具有創造性。

原審查部門在前置審查意見書中認為，鋁和氧含量增加會使鈦合金變脆屬於本領域的普通技術知識，對比文件提到了鉿在釩鈦合金中具有降低楊氏模量並提高鈦合金強度的作用，本領域技術人員有動機將鉿加入雙相鈦合金來實現降低楊氏模量並提高鈦合金強度的目的，也必然達到了防止鈦合金變脆的作用。因而堅持駁回決定。

複審通知書指出：權利要求1-4不具備專利法第22條第3款的規定。

針對上述複審通知書，複審請求人提交了意見陳述書和修改後的權利要求書（詳見上述「本複審請求針對的權利要求」）。

合議組認為：

本領域技術人員無法推斷背景技術中的鈦合金適合進行上述熱鍛和熱處理；本申請所要解決的技術問題是通過向鈦合金添加鉿來促進合金相的沉澱，從而避免鋁和鈦的氧化相的形成，提高鈦合金材料的韌性，對比文件並沒有給出相應的技術啟示。因此，無法獲得為解決本申請的技術問題尋找解決辦法的技術啟示，也沒有證據表明上述技術特徵屬於本領域的公知常識。

根據本申請說明書的記載，通過在鈦合金中顯著增加鉿的含量，有利於合金相的沉澱，且鉿能像鋯一樣，通過與α相鈦形成固溶體來提高α相鈦的穩定性，並在β相中具有連續的可溶性，與α相的鈦完全混溶，從而能夠獲得具有更好的機械性質潛力的鈦合金組合物，取得了有益的技術效果。

然而，對比文件並未提及添加鉿和鋯對於鈦合金韌性的影響，均不涉及對鈦合金韌性的改進，故本領域技術人員沒有動機選擇向鈦合金中添加鉿和鋯並確定合適的含量，即對比文件沒有給出獲得上述區別技術特徵的啟示，因此，根據現有證據不足以認定權利要求1的技術方案對本領域技術人員而言是顯而易見的。同樣，駁回決定中關於權利要求2、3不具備創造性的理由也不能成立。

決定：

撤銷國家知識產權局於2014年3月13日作出的駁回決定。

【反面案例：駁回複審後之發明仍不具備創造性】

本案要點：

在判斷權利要求的創造性時，首先將權利要求與現有技術中最接近的技術方案進行比較分析，找出區別特徵，隨後判斷這些區別特徵的引入對於本領域技術人員而言是否是顯而易見的。如果本領域技術人員根據現有技術教導或啟示能夠引入上述區別特徵，而且得到的技術方案沒有產生預料不到的技術效果，則應當認為該權利要求不具有突出的實質性特點和顯著的進步，不具備創造性。

案情分析：

申請號：200680019898.0

名稱：用于飛機機身的高韌度的鋁-銅-鋰合金板材

駁回決定中指出：權利要求1-23不符合專利法第22條第3款的規定。

複審請求人認為：本申請屬於選擇發明，對於合金元素的含量選擇使得板材性能有了明顯改善；對於工藝參數、尤其是拉伸的永久變形量的選擇取得了預料不到的技術效果；並補充實驗數據以證明所取得的預料不到的技術效果。

複審通知書指出：權利要求1-23相對於對比文件1結合本領域常規選擇不具備創造性。

複審請求人於2011年6月27日提交了意見陳述書，同時對權利要求書進行修改，將權利要求1中的「控制拉伸所述板材至永久變形1-5％」修改為「1-4％」；並再次補充實驗數據，表明控制拉伸對韌性的影響，以證明修改後的權利要求具備創造性。

以下重點闡述合議組對權利要求1不具備創造性的決定理由。

修改後的權利要求1如下：

「1.一種製造具有高韌度和高機械強度的鋁基合金板材的方法，其中：

a)製造一個金屬熔池，所述金屬熔池以重量計包括以下成分：3.0-3.4％的Cu；0.8-1.2％的Li；0.2-0.5％的Ag；0.2-0.6％的Mg和至少一種選自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的元素；如果選擇上述元素，所述元素以重量計的量是：0.05-0.13％的Zr；0.05-0.8％的Mn；0.05-0.3％的Cr和Sc；0.05-0.5％的Hf和0.05-0.15％的Ti，

其餘為鋁和不可避免的雜質，

補充條件是：Cu和Li的量滿足下式：Cu(以重量百分比計)+5/3Li(以重量百分比計)＜5.2；

b)以所述金屬熔池為原料澆鑄一塊板；

c)在490-530℃之間的溫度均化所述板5-60小時；

d)將所述板軋製成最終厚度在0.8和12mm之間的板材；

e)將所述板材進行固溶熱處理並淬火；

f)控制拉伸所述板材至永久變形1-4％；

g)通過在140-170℃加熱5-30小時對所述板材進行回火。」

2.對比文件1公開了一種低密度、高強度、高韌性的鋁鋰合金及其製造方法，該合金的製造方法包括以下步驟：

a）澆鑄成分為CuaLibMgcAgdZreAlbal的鋁合金，其中2.8＜a＜3.8，0.8＜b＜1.3，0.2＜c＜1，0.2＜d＜1，0.08＜e＜0.4，餘量為Al和雜質，且Cu（wt%）+1.5Li（wt%）＜5.4；

b）加熱鑄錠以消除應力；

c）先在940℉（504.4℃）均化8小時，然後在1000℉（536.1℃）均化36小時；

d）將鑄錠軋製成所需厚度的板材；

e）將板材固溶熱處理並淬火；

f）拉伸板材至5-11%；

g）在320-340℉（160-171℃）對板材進行人工時效12-32小時，相當於回火處理。

合議組認為：

權利要求1與對比文件1區別在於：

權利要求1中Cu含量為3-3.4%，對比文件1中Cu的取值為2.8＜a＜3.8；

權利要求1中限定Cu(以重量百分比計)+5/3Li(以重量百分比計)＜5.2，而對比文件1中Cu（wt%）+1.5Li（wt%）＜5.4；

權利要求1中均化溫度為490-530℃，對比文件1中分兩步均化，先在940℉（504.4℃）均化，然後在1000℉（536.1℃）均化；

權利要求1中板材軋制的厚度為0.8-12mm，對比文件1中未具體記載軋制後板材的厚度；

權利要求1中控制拉伸板材至永久變形1-4％，對比文件1中拉伸板材至5-11%。

可見，權利要求1的技術方案相對於對比文件1實際解決的技術問題是：通過選擇合適的工藝參數從而優化製備方法。對本領域技術人員而言，工藝參數的優化選擇是改進位備方法的常規技術手段之一，因此，判斷權利要求1的技術方案是否具備創造性的關鍵在於，上述工藝參數的選擇是否能夠產生預料不到的技術效果。

對於區別技術特徵，本申請說明書記載了Cu含量合適的範圍在2.7-3.4%，優選為3.0-3.4%，更優選為3.1-3.3%，但是並未記載銅含量高於3.0%有何有益效果，以及低於3.0%會帶來何種不利；實施例中具體的銅含量為3.3%和3.2%，並沒有銅含量在3.0%以下及以上的對比例，從而無法比較在性能上的區別；而對比文件1中已經公開Cu含量為2.8這一具體值，其落入了2.7-3.4%的範圍，因此可認為本申請的Cu含量選擇並未取得預料不到的技術效果。

對於區別技術特徵，說明書記載為了獲得所需的韌度結果，可有利地在固溶熱處理期間獲得幾乎完全的溶解，可通過限定銅和鋰的總量來實現；對比文件1同樣是通過調節銅和鋰的成分，使銅和鋰的含量之和保持在溶解極限以下，以便當暴露於高溫時避免韌度損失。二者所要解決的技術問題和採取的技術手段均相同，本領域技術人員能夠在對比文件1公開的內容的基礎上，根據需要進一步選擇合適的銅和鋰含量關係的臨界參數，本申請中也未記載該選擇能帶來何種預料不到的技術效果。

對於區別技術特徵，對比文件1權利要求3公開了在940℉（504.4℃）進行均化，對比文件1說明書公開了在650-1000℉（341.6-536.1℃）均化鑄錠20-40小時，本領域技術人員同樣能夠在對比文件1的基礎上進一步選擇合適的均化溫度，該選擇也未帶來預料不到的技術效果。

對於區別技術特徵，對比文件1說明書公開了合金A-F軋制的厚度為0.5〞，約為12mm，即現有技術已有將鑄錠軋制到12mm的技術啟示，因此，對比文件1公開的具有相似成分、採用相似工藝製備的鋁合金同樣也能根據實際需要，將其軋制到0.8-12mm的厚度。

對於區別技術特徵，說明書記載了，產品經受1-5％並優選2.5-4％的控制拉伸，當控制拉伸變形大於5％時，韌度趨於減少，對於大於5％的永久變形，Kahn試驗結果特別是Eg趨於減少，這是提供不超過5％的永久變形的原因；同時在實施例2-3中針對不同的永久變形率進行了性能測試。可知，對於永久變形量在大於5％時，韌度減少，產品性能會產生不利的影響；但是，變形量在4-5％之間時，產品性能並無太大的變化，即變形量從5％減少至4％時，該選擇並未帶來預料不到的技術效果。

綜上所述，本領域技術人員在對比文件1的基礎上對具體合金成分和工藝參數進行常規選擇就能得到權利要求1的技術方案。同時，對比文件1公開的製備方法得到的合金也具有高韌度和高強度，即上述區別技術特徵的引入也沒有使得權利要求1相對於對比文件1產生預料不到的技術效果。因此，權利要求1不具備專利法第22條第3款規定的創造性。

決定：

維持國家知識產權局於2009年9月18日作出的駁回決定。

三、小結

綜合上述兩個案例：

判斷發明是否具有突出的實質性特點，就是要判斷對本領域的技術人員來說，要求保護的發明相對於現有技術是否顯而易見，通常可以按照以下三個步驟進行：第一，確定最接近的現有技術；第二，確定發明的區別特徵和發明實際解決的技術問題；第三，判斷要求保護的發明對本領域的技術人員來說是否顯而易見。

在評價發明是否具有顯著的進步時，主要應當考慮發明是否具有有益的技術效果。

在合金領域中，成分及元素的含量、比重不同，將很可能對合金材料的性能產生明顯不同的影響，而工藝參數、實驗數據對其所產生的技術效果的評定起關鍵作用。我們在通過上述方法進行判斷時，重點需要依據區別技術特徵確定發明實際解決的技術問題，避免「事後諸葛亮」錯誤的產生。當這種新技術表現出預料不到的性能或者優點時，該發明具備創造性。

因此，若權利要求請求保護的技術方案與現有技術相比，具有突出的實質性特點和顯著的進步，則此技術方案具備創造性；與此同時，我們需要注意整體考量。

【參考文獻】

[1]第103301號複審決定書。

[2]第34579號複審決定書。

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