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粉末冶金工業的發展與應用*

■ 朱 秋 龍

* 本會九十七年年會大會發表專題演講著述 台灣保來得股份有限公司總經理、本會理事

粉末冶金製程的原理最早被應用於1920年代，例如硬質合金、切削工具等，至1970年才陸續發展成獨具特色的量產技術，其高經濟效益的製程，為工業發展帶來相乘的效果。僅就「市場的發展與應用」包括各國原料使用量、粉末冶金產品的應用，及「技術的發展」包括金屬射出成形、微小軸承、溫壓成形、CNC油壓成形、快速冷卻、微波燒結，兩大方向，來論述國內外粉末冶金的近況與未來。

關鍵字：金屬射出成形（Metal Injection Molding, M.I.M.）、微小軸承（Micro-Bearing）、溫壓成形（Warm

Compacting）、CNC油壓成形（CNC Hydraulic Press）、快速冷卻 (Rapid Cooling)、微波燒結（Microwave Sintering）

市場的發展與應用

經過數十年的努力，粉末冶金製品已是高強度、高密度、高品質產品的代言。從傳統的粉末冶製程所產出的燒結製品到以金屬射出成形（Metal Injection Molding, M.I.M.）生產的複雜形狀的製品，再再都驗證了粉末冶金產業正以嚴謹的態度與驚人的速度深入各種產業。2006年一項調查顯示，全球整體以粉末冶金生產為方向，涵括了鑽石刀具（Diamond Tools）、硬質合金（Cemented Carbide）、磁性材料（Powder-Based Magnets）、粉末冶金製品（Powder Metallurgy Products）等其年度總產值超過430億美金。（如圖-1）

今天，全球有近4,700家廠商投入粉末冶金的生產與設備的製造，這些廠商

大部分以供應其當地市場所需，規模

大小不一，僅有少數的具規模廠商能將其銷售據點延伸至世界各地。（圖-2至圖-5）為歷年來全粉末冶金產業的原料出貨量及各主要地區的出貨統計。 各國原料使用量

表-1 全球粉末冶金鐵粉、不鏽鋼粉出貨量一覽表 單位：噸

歐洲 美洲 亞洲暨泛太平洋區 2000年 162,000 425,000 173,000 760,000 2001年 168,000 368,000 169,000 705,000 2002年 165,000 409,000 182,000 756,000 2003年 165,000 392,000 229,000 786,000 2004年 193,000 411,000 259,000 863,000 2005年 185,000 390,000 276,000 851,000 2006年 198,000 374,000 307,000 879,000 2007年 204,000 387,000 320,000 911,000 總計

北美地區為全球粉末冶金產業的龍頭，其鐵系與非鐵系原料出貨統計如表-2所示。

表-2 北美地區 鐵系 / 非鐵系原料出貨統計 Iron & Steel Stainless Steel Cu & Cu-Base Aluminium Molybodenum Tungsten Tungsten Carbide Nickel Tin Totals (Short Tons) 2000 444,343 8,500 (e) 25,279 56,470 (e) 2,500 1,940 6,450 15,900 1,151 563,543 2001 386,211 8,000(e) 20,752 50,000(e) 2,250(e) 2,590(r) 6,250(r) 9,150 740 485,952 2002 434,298 8,500 (e) 22,661 50,000 (e) 2,500 (e) 2,500 (e) 5,334 (r) 7,680 767 534,240 2003 442,799 8,900 (e) 22,632 50,000 (e) 2,500 (e) 3,000 (e) 5,263 (r) 10,057 935 546,086 2004 473,804 9,350 25,204 50,000 (e) 2,600 (e) 3,500 (e) 5,891 10,110(e) 1,077 581,536 2005 439,090 9,700 24,064 50,000 (e) 2,600 (e) 3,500 (e) 6,689 9,000 (e) 1,077 545,720 2006 416,820 10,185 21,789 50,000 (e) 2,600 (e) 4,500 (e) 6,500 (e) 10,000 (e) 975 523,369 其2006年的鐵粉與不鏽鋼粉出貨量較2005年衰退5%，主要原因在美國三大汽車產業「福特」、「通用」及「克萊斯勒」相繼從市場佔有率消退造成減產；加上以往受青睞的擁有粉末冶金製品達27公斤的重型耗油車款也因消費者使用焦點轉移至輕型省油的車款，因而造成粉末冶金製品零件生產量減少。而在汽車市場以外，也因北美地區房地產長期不振，影響到五金、DIY工具出貨的減少。時至今天，在景氣低迷的美國地區，要再看到昔日的金屬原料出貨的榮景，除了政府的強效政策外，還得靠粉末冶金等產業的不斷推陳出新的研發才能達到刺激市場、再創新局。

表-3 東歐地區粉末冶金產量

Russia Ukraine Belarus Turkey Others 1990 37,400 22,150 7,540 3,000 900 2001 12,000 1,500 600 3,000 1,400 2002 12,500 1,500 600 3,500 1,500 2003 13,000 1,500 600 3,500 3,000 2004 13,500 1,500 600 6,000 3,000 2005 14,000 1,000 650 7,000 3,000 2006 14,000 1,000 650 Total 18,000 19,000 20,100 22,100 24,650 25,650 歐洲地區的鐵與不鏽鋼原料粉出貨量（表-1），由歐洲粉末冶金協會所發表的數據顯示，2006年較2005年成長9%達到198,000公噸，2007年再次攀升至204,000公噸，當地的新興國家以及東歐與中歐的歐盟新會員是助長此趨勢的功臣（表-3）。德國仍維持其在歐洲地區的粉末冶金結構零件與硬質金屬的主要出貨國家，主要原因在其擁有歐洲地區汽車市場的26%佔有

率。2006年，德國的粉末冶金製品的生產超過47,000公噸，達到4.4億歐元的營業額，2007年更超過50,000公噸，讓德國坐穩歐洲的粉末冶金市場23%的佔有率。 西班牙是僅次於德國的第二大粉末冶金生產國家，擁有19%的市場佔有率（圖-6）。

亞洲地區與泛太平洋地區，過去三年的連續成長，主因為日本地區的汽車出口成長。緊接著是大陸地區過去三年的表現，大陸地區是世界最大的硬質金屬材料與磁性材料生產國。南韓為亞洲地區第三大粉末冶金製品生產國家，曾於2006年韓國釜山主辦粉末冶金世界年會，該國的粉末冶金製品用的金屬原料多仰賴美國、瑞典、日本、加拿大等國家進口，近年來的粉末冶金生產量成長顯著。（表-4與圖-7）

表-4 亞洲暨泛太平洋地區各國粉末冶金產業市場佔有率

2002 Fe-Base Cu-Base 2003 Fe-Base Cu-Base 2004 Fe-Base Cu-Base 2005 Fe-Base Cu-Base 2006 Fe-Base Cu-Base 2007 Fe-Base Cu-Base Japan China Korea 102,035 33,642 23,746 5,321 3,849 236 108,707 44,240 33,478 5,631 4,357 1,766 118,535 56,968 36,491 5,880 123,104 5,934 1,9254 61,648 3,475 6,305 126,927 6,289 2,152 73,586 46,507 6,298 6,300 1,368 115,180 91,707 46,743 3,440 5,838 880