我國鎂合金產業前景的發展

鎂合金產業發展狀況

鎂合金的特性優異 應用空間快速成長

近年來隨著運輸車輛輕量化發展以及具攜帶性的資訊、通訊產品輕薄的訴求下，鎂合金這種具有重量輕、薄，剛性強，防電磁波，可回收等良好特性的結構金屬材料，在汽車工業及3C產業上迅速獲得重視。

鎂在地殼組成中，是次於氧、矽、鋁、鐵、鈣、納、鉀等元素，在世界存量上排名第8者的物質，同時也是實用金屬中比重最輕的材料。相較於其他材料(見表一)，鎂製成品在機械性能上展現比重輕、比強度高、降伏強度大之特性，同時兼具輕薄及剛性佳的優點，非常適合訴求輕量化產品的採用；而在產品特性上，防震性佳及耐衝擊，使其適用於汽車需要吸震零組件上；另外抗電磁波干擾，電磁遮蔽性佳；材料可回收，符合環保需求；優良熱傳導性，可改善散熱問題等等，顯示優異的特性。

表一 鎂合金與其他材料之特性比較

但是鎂金屬儘管性能佳，過去未受到廣泛應用主要受限於幾個因素，包括鎂金屬是各種金屬中最容易產生電化腐蝕的元素，防蝕處理較為繁雜；鎂的物性活潑，在高溫及粉塵狀態下易和氧反應產生燃燒，製程中安全考量事項較多；提煉鎂金屬的技術成本高，使鎂金屬的價格約為鋁金屬的2倍以上，亦遠高於工程塑膠；鎂金屬的物性，即使採用電腦模擬技術，對於鎂在加熱過程中模流的掌握及凝固熱傳分析，相較於其他材料更具困難性。

綜合來說，鎂合金材料本身因太活性及耐蝕性之考慮，以及生產過程之控制、管理、製作程序之增加，使其應用層面遠不如鋁合金及鋼鐵材料，但在強調輕量化的車輛工業與具攜帶性的資訊與通訊產品中，其應用空間的快速成長是無庸置疑的。

目前鎂金屬主要需求市場來自三大領域，最大應用面為鋁合金製造，佔近43%的使用量，其次為壓鑄件，佔30.6%，鋼鐵去硫佔13.4%。由於鋁合金產業的應用已漸趨成熟，預期壓鑄在汽車工業及3C產業等應用面的持續成長下，至2002年將超過鋁合金製造，佔38%的使用量。在壓鑄件方面，至1999年約有80%是用於汽車零組件市場，20%運用於消費性電子產品，其中又以筆記型電腦的使用較普及。在全球的發展上，歐美以汽車零組件的壓鑄廠商為主，日本及台灣廠商著重於3C產品的開發與運用。

早期汽車輕量化的主流材料以鋁合金及工程塑膠為主，1990年後鎂合金的特性才漸漸被引進作為零組件的材質之一，目前鎂合金在歐美汽車工業中無不被主要國際車廠設計成為主要結構材料(見表二)，其使用量有逐年增加的狀況。

表二 歐美汽車使用鎂合金狀況

3C產業　

3C產業被視為鎂合金產品運用上的明日產業。其中，不論是市場規模量或是獲利性上，筆記型電腦是鎂合金市場中最佳的。

筆記型電腦產業

最早運用鎂合金機殼筆記型電腦為日本Toshiba的Libretto50產品，但是一直到1997年Sony推出Vaio505產品後，鎂合金機殼的風潮逐漸盛行。

現在，在筆記型電腦設計朝整體厚度薄且重量輕的趨勢下，其LCD面板的部分也必須減薄，因此機殼的特性上必須具備相當程度的剛性，使上蓋具耐衝擊性。以往筆記型電腦機殼多以塑膠材質為主，若要提高整體的剛性，塑膠機殼則必須加厚，若比較達成與鎂合金相同剛性的條件下，塑膠相關材質所需的重量與費用均高出許多(見圖一)，因此在這種希望兼具剛性、成本、薄度的多重考量之下，鎂合金的優點更具吸引力。。

圖一 鎂合金與工程塑膠的比較

鎂合金對於筆記型電腦在追求CPU運算速度時所需面對高消耗功率的散熱問題，亦相當程度的解決能力。特別是超薄型的筆記型電腦產品中，廠商在設計上沒有太大的空間可加裝散熱片、風扇或熱管以增進散熱效率。鎂合金的導熱率約是塑膠的100倍，因此鎂合金能提供廠商將CPU的熱直接導引到底盤機殼上，藉由底盤面向外部的廣大面積來散熱，在散熱效能上遠優於塑膠材質(見表三)。

表三 鎂合金機殼與塑膠機殼的散熱能力比較

鎂合金目前主要運用在筆記型電腦的外觀4大件包括上蓋、底盤、LCD框、鍵盤框以及內構原件上。目前台灣筆記型電腦廠商運用鎂合金機殼多以LCD框為主，其次為底盤。筆記型電腦廠商表示，鎂合金輕薄、剛性佳、防電磁波干擾、具回收等特性，是筆記型電腦機殼的良好材質，預期使用比重將逐年增加(見表四)，但是鎂合金機殼筆記型電腦的比率達到25%後，普及率將不易再提高，主要原因為(1)在現有技術下，不論是壓鑄法或是半固態成型射出法，其模具的壽命僅及於15~20萬套，相較於塑膠機殼模具壽命約40萬套，將增加廠商的模具及人力費用；(2)在低價電腦潮流之下，筆記型電腦廠商的利潤空間有限，以1000美元水準左右的筆記型電腦而言，鎂合金機殼相對上將提高廠商的成本負擔；(3)在技術水準的進步下，廠商在ABS材質中增加一定比重的玻璃纖維成分，將可提高剛性與強度，使鎂合金機殼多使用於14.1吋(含)以上的產品為主。因此，鎂合金機殼的目標市場將著重在高附加價值、訴求輕薄、以及面板尺寸在14.1吋以上的筆記型電腦。

表四 筆記型電腦機殼材質使用狀況

註:單位：噸

其他具可攜性的3C產品　

在3C產品輕薄短小及可攜性的趨勢下，除了筆記型電腦外，鎂合金也逐漸應用至其他可攜性產品。以日本善於開發新款可攜性產品，並帶領消費性電子新潮流的地位來看，包括Sony，Sharp，Toshiba，Nikon等廠商已逐漸將鎂合金材質運用於數位相機，MD 唱機，行動電話等產品(見表五)，將使鎂合金材料在未來的3C產品中佔據一席之地。

表五 日本可攜性電子產品使用鎂合金的狀況

1.製程方法　

壓鑄成型技術

由過去鎂合金產品的發展可知，壓鑄成型法是主要的製程。壓鑄法一般又分為冷室壓鑄法(Cold Chamber)及熱室壓鑄法(Hot Chamber)。鎂合金壓鑄的製造流程包括模具設計、壓鑄成型、CNC精密加工、化學皮膜處理、優質塗裝等。

不過壓鑄製造過程中易產生的缺點是，當將液態金屬液以極高速射入模穴內後，由於物件易捲入空氣形成氣孔或是內部凝固收縮過程中產生尺寸變形，以及生產過程中模具常需要反覆修改，因此造成良率及成本需歷經較長的時間才能改善的瓶頸。

半固態射出成型(Thixomolding)技術

為了克服壓鑄的相關問題，半固態射出成形法(Thixomolding)技術自1990年起逐漸被廠商所採用，該製程是由塑膠射出成形衍生應用在金屬成形上，將金屬顆粒於料管加熱並運用螺桿轉動剪切所產生的熱與機械作用，轉變為具有觸變性質的半固態黏漿，再以螺桿推送射入模穴內成形。理論上，由於該方法在作業中所需的溫度較低，而且在料管中鎂金屬與空氣隔絕，因此作業的安全性較高，同時作業的溫度低，使物件在凝固的收縮變形及模具壽命上較壓鑄法改善，另外更重要的是該法以層流的方式成形，對於降低產品的氣孔比率有相當的助益。但是其仍有不可避免的缺點，包括所用之鎂材料需先經過加工成顆粒，在成本上比壓鑄法用的鎂錠高；調整成形溫度來控制鎂合金半固態狀態的條件控制並不容易；廠商在購買機台時，均需支付專利權利金及技術指導費給Thixomat公司，使機器設備成本上將較壓鑄法貴上2~2.5倍。各式鎂合金製程方法之比較見表六。

表六 製程方法之比較

一般而言，鎂合金產品的銷貨成本結構為，原料12%、折舊8%、人工20%、製造費用60%。以Thixomolding製程的成本結構觀察，原料及成形各佔10%，二次加工及後處理則各佔30%及50%，因此原料佔成本的比重不高，在影響產出效率及成本的要素中，包括模具開發設計與使用壽命，二次加工(去毛邊、拋光、螺孔加工)及後處理(表面處理、塗裝)的狀況更具關鍵性。

鎂合金產業對人力的依賴度頗高，就前段製程而言，培養一位熟悉鎂合金製造過程，有能力控制參數設定使產品良率穩定水準之上的人力，至少需要半年以上，而就後段製程而言，一位新進員工普遍的學習曲線也需要近3個月的時間，因此人力的資源及穩定性對於廠商的良率及量產能力具有關鍵性影響力。

另外，模具是鎂合金成品賴以成形之主要工具，同時也是影響品質及良率的關鍵之一。除了恰當的模具形狀設計有助於產生品質良好的成品外，掌握模具製造能力可應付製造過程模具修改的需求以及縮短lead time時間。

台灣主要鎂合金廠商的發展　

公司簡介：可成設立於1984年，初期以鋁合金壓鑄為主，1986年開始投入鎂合金壓鑄的發展，1999年獲得ISO-9001、ISO-9002及QS-90002的認證，是台灣第一家有量產鎂合金產品的公司。

營業項目:2000年上半年的比重為電腦零組件佔87%，汽車零組件1.1%，其它11.9%，其中鎂合金製品以筆記型電腦機殼為主，比重約70%，鋁合金製品包括硬式磁碟機機座、汽車零組件及讀取器搖動臂約16%。

產能狀況:可成整體製造流程分散於六個廠區，一、二廠以前段壓鑄為主，三及五廠以後段塗裝為主，四廠主要進行CNC加工、毛邊加工、化學皮膜等加工動作等。目前共有21台鋁合金壓鑄機，16台鎂合金壓鑄機，63台CNC銑床加工機，研磨及塗裝各式機器手臂40台，溼性漆自動塗裝線11條，粉體塗裝線4條，以鎂合金筆記型電腦機殼計算的月產能水準近30~40萬片。由於考量鎂合金製品的流程長，將一貫化製程整合在一個廠區內，有助於lead time縮短，因此新廠區將以鎂合金製造為主，共分5個廠房，A廠以壓鑄為主並設有鎂廢料回收廠，初期除了現有16台壓鑄機外，將再添購11台機器，最高可容納機台數為40台，預計2000年11月中可完工，B廠以2次加工製程為主，C廠以後段化學精細化處理為主，整個一貫化製程完工將於2001年第1季底，D及E廠則仍在規劃中，屆時以鎂合金筆記型電腦機殼計算的月產能水準近50~60萬片的規模即可達成。

人力與技術:可成目前共有員工近800人，其中研發約42人。在模具方面，以往公司僅掌握模具設計能力，2000年公司開始介入模具的製造生產，將模具外購的比重降至70%。

營運現況:

1. 2000年公司預估營收為16.41億，稅前淨利5.02億，EPS為5.59元。2000年上半年公司的營收為5.96億，稅前淨利1.66億，EPS為1.59元，達成率33.07%。
2. 上半年受到下游客戶銷售狀況不佳，使營運進度落後。下半年在新增HP客戶的出貨，預期9月營收有機會挑戰1.5億，第4季平均月營收可維持1.5億的水準，因此整體預估營收水準可達13.9億。
3. 2000年上半年鎂合金筆記型電腦機殼的出貨片數約80~90萬片，佔營收比重約7成，毛利率30%，其中6成為LCD蓋，平均單價400~500美元，4成為底蓋，平均單價600~700元。主要客戶中，每月的平均出貨水準為Dell在4萬片，Compaq約3~7萬片，Acer約6~8萬片，HP約4~5萬片。　

公司簡介：

華孚成立於1950年，早期從事塑膠射出產品業務，1997年考量塑膠射出的瓶頸，成立鎂合金事業處，購入半固態射出成型機及相關設備，至1999年下半年鎂合金產品正式進入量產階段，同時間華孚並將將塑膠部門轉售給持股99.6%的轉投資公司宏孚工業，改名為華孚科技，企欲轉型為鎂合金射出專業廠。華孚是國內第一家以半固態射出成型法(Thixomoding)生產鎂合金產品的廠商，目前共擁有22台射出成型機，與國內採用熱室壓鑄法的可成，並列國內鎂合金產業的領導廠商。1999年華孚取得IS9001及QS9000認證，由於該認證是美國三大車廠採用之嚴格標準，有助於2001年華孚由3C產業跨入汽車零組件市場。

產能狀況：

華孚目前有22台射出成型機，其中650噸13台，450噸4台，220噸3台，75噸2台；CNC銑床加工機90台；機械手臂加工機10台。目前前後段製程的總良率為70%，較年初的50%為高，其中前段良率85%。以產能來看，全製程月產量為60萬片，在考量良率之後，預估至年底的最高月產出量為50萬片。

1. 公司2000年財測目標(參考表七)為，營收15億，稅前淨利3.6億，以目前6.4億股本計算，EPS為5.63元。2000年上半年實際營收約5億元，其中鎂合金產品營收約4.5億元，出貨量約88萬片，毛利率40%；稅前淨利9千萬，EPS為1.41元，達成率僅25%。
2. 員工人數年初約450人，目前增加至800人，其中後段製程500人。新進人員的學習曲線需3個月，因此在人員穩定及技術純熟後，公司對下半年營收預期較樂觀。以鎂合金產品而言，6月分營收為0.85億，7月跳升至1.2億，8月約1.5億，年底以營收2億為目標。研究員保守預估華孚2000年的營收可達12.8億，EPS為3.6元。
3. 公司鎂合金產品中，筆記型電腦用約佔75%~80%，其他為LCD投影機。筆記型電腦方面的客戶，廣達及英業達各佔30%；LCD投影機的客戶包括In Focus、Proxima、中強光電等。
4. 華孚目前擁有30位模具工程師，每月可達20組模具的產能，從設計、第一次試模至正式量產約70-90天的時間，相較於其他鎂合金製造商以購買模具的方式，具有迅速生產交貨的優勢。

表七 2000年華孚營業目標

註：筆記型電腦機殼的外觀4大件包括LCD框(A)、上蓋(B) 、鍵盤框(C)、底盤(D)。　

可成與華孚之比較　

華孚自1999年才成功量產鎂合金產品，但是以2000年8月兩家公司的營收金額均達到1億元水準的狀況來看，華孚積極追趕可成龍頭廠商地位的企圖心，不言而諭。若比較兩家公司的異同點(見表八)，除了製程的差異性外，不論是產能規模、成品良率、營收水準等等，兩家均處於勢均力敵的態勢。

2000年台灣筆記型電腦的出貨量預估為1162萬台，未來2000~2004年的複合成長率為13.4%，若以25%的普及率來看，鎂合金的需求量在2001年至少有369萬片(若僅計算LCD上蓋)~738萬片(若計算LCD上蓋及底盤)，平均的需求量約554萬片，以目前兩家公司至2001年的產能規劃來看，仍不至於有供過於求的狀況，因此觀察重點將擺在廠商的管理效率以及製程改善提昇良率的狀況。　

表八 可成與華孚之比較

美利達　

美利達是國內除了可成及華孚外，已通過筆記型電腦的認證的廠商。美利達為自行車的主力製造廠商，其採用熱室壓鑄法跨入鎂合金的生產，產品包括筆記型電腦機殼、手機及汽車零組件領域，目前鎂合金壓鑄機共有12台，其中500噸6台，315噸6台。2000年美利達在通過國內筆記型電腦的認證後，9月起經過證實將可承接來自華宇的訂單，公司表示9月鎂合金的出貨量將因此可由2~3萬片提高至7.5萬片，出現數倍的成長。為了應付後續的訂單需求，公司計畫在擴增12台CNC加工機與3條塗裝線，將月產能水準擴充至10萬片的水準，是後續值得觀察的廠商之一。　

其他

國內跨入鎂合金生產的領域頗多，參考表八。　

表八 台灣主要鎂合金生產廠商

註: 1.H為熱室壓鑄法;C冷室壓鑄法;T半固態射出成形法;*擁有500噸以上的設備。

結論

鎂合金具有重量輕、薄，剛性強，防電磁波，可回收等良好特性的結構金屬材料，在汽車工業輕量化發展及3C產業講求輕薄的潮流中，應用層面可望逐漸成長。受限於鎂合金的生產技術高、學習曲線長、良率低及品質穩定性難以控制等特性，使產量規模及產品穩定度成為廠商下單的重要考量因素，因此目前國內具有量產能力的可成及華孚，預期可望隨著該產業的發展持續成長。