焊接材料领域专利现状分析 曲欣 冯俊华（等同第一作者） 国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心 随着焊接材料技术在各领域的相关应用，相关领域的专利申请迅猛发展，本 节针对专利申请量、全球地域分布、全球技术构成、主要申请人、中国专利有效 性等几个方面进行分析。 研究方法：例如：为了全面、准确地反映焊接材料的专利技术现状及其发展 趋势，在对现有专利数据库进行分析比较的基础上，确定专利检索与服务系统 （Patent search and service system，以下简称“S 系统”）中的中国专利文 摘数据库(CNABS)、中国专利检索系统文摘数据库（CPRSABS）、德温特世界专利 索引数据库（DWPI）和世界专利文摘数据库（SIPOABS）以及 IncoPat 数据库作 为检索数据库。 因此，数据检索所使用的分类号主要为 B23K35/+。 检索所使用的关键词，包含焊接材料、焊丝、焊条、焊剂、钎焊、焊料等。 截止到 2019 年 12 月 31 日，在所使用检索数据库中检索得到的涉及焊接材 料的相关专利申请文件共计 136671 项。 1.申请量趋势 2500 2000 1500 全球 中国 1000 500 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 图 1 申请量趋势图 图 1 显示了年度分布，分别包括全球范围内的申请量年度分布和中国范围内 申请量年度分布。从图中可以看出，全球范围内， 1990 年到 2000 年间，申请量 维持在 1000~1500 件，属于缓慢发展期，2001 年首次突破 1500 件，之后略有回 落，至 2011 年申请量再次突破 1500 件， 2011~2016 年间，申请量逐年递增，在 2016 年达到申请高峰，属于快速发展期，2016 后年申请量有略有回落，但总体 平稳。 中国范围内的专利申请，起步较晚，1990~2000 年之间，每年申请量几十件， 属于发展萌芽期， 2001~2008 年之间为申请量有增加，发展缓慢，属于缓慢发展 期，2008 年后专利申请量逐年提升，为快速发展期。 由此可见，中国范围内申请虽然起步较晚，但是发展势头迅猛，目前中国范 围内专利数量占比全球专利数量的 60%，说明中国是该行业一个比较重要的市 场。 图 2 2001-2019 年专利申请趋势地域图 在 21 世纪初期，中国在焊接材料领域的申请量仅维持 200 余件，之后几年 稳步提高，在 2006 年申请量达到 651 件，首次接近日本，此后由于全球经济危 机，申请量略有回落，随着相关领域的重点发展以及国家对专利保护方便的政 策扶持，2009 年起专利申请量迅速增长，在 2013 年达到 1587 件，2017 年达到 峰值 1740 件。 其他国家专利申请国家均表现出与全球专利申请量总体曲线基本一致的发 展趋势，日本自 2001 年至 2016 年均维持在 600-800 件左右，2017 年起略有下 滑。美国自 2001 年起，申请量略下降，至 2008 年经济危机，申请量落入谷底 至 337 件，此后逐渐升高，至 2013 年达到峰值 659 件，此后略有回落，但总体 保持平稳。 2 全球地域分布 图 3 专利申请量地域图 全球范围涉及焊接领域的各个主要国家专利申请量的分布情况，专利申请的 地域分布可以反映出企业的产品市场重心特征。从图 3 中可以看出，排名前四位 的分别是日本、中国、美国以及欧洲，紧随其后的是德国、韩国，上述国家和地 区占据了所有专利申请的 85％，是焊接领域最主要的市场；其中，日本依赖于钢 铁生产起步早，焊接材料相关技术迅猛发展，日本在焊接材料领域具有绝对领先 优势，占据总申请量三分之一，在其需求结构中，随着自动化焊接技术的发展， 对电弧焊用电焊条的需求在不断减缩，焊丝的需求不断增高，另外，船舶制造业、 石化工业、核能和电力部门对不锈钢材料的巨大需求，导致不锈钢焊接材料的需 求大大提高。而中国作为工业发展最快的国家，其专利申请量位居第二，中国焊 接材料的发展走过了一条和钢材发展极为相似的道路，伴随经济建设的需要，近 十几年来焊接材料生产规模已居于世界首位，相应专利申请量迅猛增长，整个行 业还要不断鼓励技术创新，在巨大专利申请量的同时，保证专利申请的质量，真 正做到该领域的做大做强。美国、欧专局、德国三个制造业强国分别以 16639 件、 9394 件以以 8912 件分别位居第三到五名。 3 全球技术构成图 图 4 全球技术构成图 从上图能够得出，焊接材料领域不仅涉及 B23K 领域，还涉及 C22C（合金） 领域，这里主要涉及的是不同的钢材制作焊丝，以及 H05K (印刷电路；电设备的 外壳或结构零部件；电气元件组件的制造)领域，这里主要涉及钎焊所需的焊料、 助焊剂等焊接材料。 从浅蓝色线代表的日本与橘色线代表的中国对比，浅蓝色线覆盖面积最大， 不仅在 B23K 领域领先，在 C22C 领域和 H05K 领域均有一定占比，说明日本企业 的焊接材料研究方面还倾向于合金冶炼研究、印刷电路研究所需的钎焊材料研究； 相比较而言，中国在 B23K 领域申请量排名第二，但是在 C22C 领域和 H05K 领域 占比较少，落后于美国和欧洲专利局。 4 申请人分析 4.1 全球申请人排名 图 5 全球申请人排名 在焊接材料领域相关专利的全球申请人中，株式会社神户制钢所和新日铁住 金株式会社分别以 3007 项和 2173 项相关专利遥遥领先其他申请人，日立公司以 869 件位于第三名。排名前十名中，有 8 家为日本公司，2 家美国公司，可见， 日本企业在焊接材料领域的处于绝对优势。而前十名主要申请人中并未有中国的 生产企业，可见，中国虽然为焊接材料制造大国，但是在技术研发和专利布局方 面与全球优秀企业还有一定差距。 图 6 主要申请人申请趋势图 早在上世纪九十年代，株式会社神户制钢所和新日铁株式会社就已经率先 在该领域拥有一定量的申请，其中，株式会社神户制钢所是一家集焊接材料、 焊接机器人和焊机为一体的焊接综合生产厂家，尤其是在焊接材料和中厚板焊 接机器人方面成为日本的一流厂家，该公司在近 30 年的申请量较高，在 1998 年出现了峰值 109 件申请，此后略有减少，在 2004 年申请量为低谷 19 件，此 后逐渐增长，均维持在 37-90 件之间。新日铁株式会社与株式会社神户制钢所 不同的是，在九十年代出现申请高峰后，申请量不断走低，仅在 2002 年出现一 个小高峰，此后几年均维持在 20 件左右。 其他三家公司日立公司、千住金属工业株式会社和通用电气公司较前两家 起步较晚，在上世纪九十年代仅有个位数申请，日立公司和通用电气公司均是 在 2008 年经济危机之前出现了一个小高峰后，逐渐走低并维持在年申请量 20 件左右，而千住金属工业株式会社则是在 2014 年达到了峰值 78 件，可见该公 司研究虽然起步稍晚，但是已经在近几年迎头赶上。 4.2 中国申请人排名 图 7 中国申请人排名 焊接材料领域在中国的专利申请量排名前十位的申请人，主要由中国本土企 业及高校和国外知名企业构成，其中，日本企业株式会社神户制钢所以 493 件占 据首位。中国船舶重工集团有限公司以及哈尔滨工业大学分别以 392 和 334 项相 关专利位于其后，中国船舶重工集团的相关焊材主要以弧焊为主，这和公司的造 船背景相关，船舶结构件多，结构复杂，平角焊、立角焊等结构大量采用电弧焊 所需的焊条、焊丝；哈尔滨工业大学拥有焊接国家重点实验室，焊接领域科研实 力强，显示了在该领域的领先地位。西安理工大学以 264 项相关专利紧随其后， 在该领域中优势较为明显。此外四川大西洋焊接材料股份有限公司也具有数量较 多的相关专利，该公司为国内最早的专业化焊接材料生产企业之一，涉及电焊条、 焊丝和焊剂三大类 300 多个品种，开展了大量新技术、新产品、新工艺的研究方 法及应用研究工作，在焊接材料领域具有核心竞争力。 4.3 中国申请人国别 图 8 中国申请人国别 从上图可见，除本国专利以外，日本作为世界上最重要的焊接材料制造国之 一，是进入中国专利申请最多的国家；美国和德国这两大传统焊接材料制造大国， 在该项技术的专利申请总量大，也在中国有相当的申请量。韩国的造船业很发达， 其相当一部分围绕船舶海洋类焊接材料进入中国申请。