マイニング ピックは、石炭鉱山の石炭採掘機械や鉱山トンネル掘削機械の最先端に使用され、マイニング ピックの品質の長所と短所は、マイニング マシンの効率と企業の生産コストに直接影響を及ぼします。エネルギー、特に石炭の需要の増加に伴い、採掘の効率を高めるために、石炭採掘機械の電力が増加し続け、マイニング ピックの品質はますます高くなっています。石炭採掘機械のマイニング ピックの材料としては、マイニング ピックの使用過程での破損、曲げ、変形、早期の摩耗を防ぐために、高強度、高硬度、耐摩耗性、高曲げ強度、耐腐食性が求められます。

採掘用ピックの一般的な分類は、採炭用ピック、掘削用ピック、回転式掘削用ピックなどです。

一般的な採掘用ピック素材

現在、国内外で一般的に使用されている鉱山用ピック材料の合金シリーズは、主にCr-Mo系、Mn-B系、Cr-Ni-Mo系、Cr-Mn-Si系、Si-Mn-Mo系などです。主な製造方法から鋳造鉱山用ピック材料と鍛造鉱山用ピック材料があります。

採掘用ピックの製造工程は3つのタイプに分けられます

（１）ピック本体を加工して成形し、超硬合金のヘッドをろう付けし、塩炉で加熱し、硝酸塩で等温焼入れして焼き戻しを行う。

（２）採掘用ツメの本体を加工し、成形し、塩炉で加熱し、硝酸塩を等温で焼入れし、洗浄し、カーバイドヘッドをろう付けし、焼き戻しする。

（３）ろう付け・熱処理一体化技術

（1）炭化物表面処理。鉱山ピックの耐摩耗性表面処理層は、高硬度、高耐摩耗性の表面処理材を使用し、鉱山ピックの歯本体の頭部に1層または複数層の表面処理材を施して保護ベルトを形成します。この層は耐摩耗性が高く、耐腐食性に優れているため、鉱山ピックの歯本体の歯頭が採掘中の石炭岩と直接接触せず、歯本体の歯頭と石炭層との摩擦や衝撃などの作用を軽減し、ピックの摩耗故障率を低下させてピックの使用寿命を延ばします。表面処理は、設備が簡単で、コストが低く、操作が柔軟で、あらゆる種類の表面処理に適応できるなどの利点があります。

（2）表面溶射。マイニングピックの表面処理方法としては、溶射技術を用いてマイニングピックのヘッド部の耐摩耗性と耐用年数を向上させる方法があります。例えば、マイニングピックのヘッド部に金属セラミックの層を高温で溶射することで、ヘッド部の硬度（HRC≥60）を高め、高硬度、優れた耐摩耗性を実現し、マイニングピックの耐用年数を50%以上延ばすことができます。

（3）表面冶金法。表面冶金技術は、プラズマアークを熱源として、基材の表面に均一で緻密な層を形成し、これを強力な特殊保護コーティングと組み合わせることで、コーティングと金属基材の冶金的結合を実現する技術です。プラズマクラッディングは、急速な非平衡凝固プロセスであり、過飽和固溶体強化、分散強化、析出強化などの強化効果を伴い、得られる冶金層は耐摩耗性、耐腐食性、耐高温酸化性など、非常に高い性能を有します。

（4）化学熱処理。化学熱処理は、鉱山用ピックの表面を浸炭、ホウ素浸透、クロム浸透などの化学熱処理を施すことで、鉱山用ピックの表面に高硬度の化合物を形成し、表面の耐摩耗性を向上させるものです。40CrNiMoホウ素化処理とクロム処理により、表面にホウ素とクロムの化合物が形成され、表面硬度と耐摩耗性が向上し、鉱山用ピックの耐用年数が向上します。

採掘用ピックのレーザークラッディングプロセス

レーザーを熱源として利用し、ワーク表面の粉末を溶融することで冶金接合を行い、高い接合強度と低い希釈率を実現します。レーザークラッディングは、新しい表面改質技術です。その原理は、高密度レーザービームを用いて、組成や特性の異なる合金と基材表面を急速に溶融させ、基材表面と基材の組成や特性が全く異なる合金層を急速凝固させることです。従来の肉盛、溶射、めっきなどの方法と比較して、希釈率が低く、組織密度が高く、コーティングと基材の接合が容易です。そのため、より多くの材料の溶融、粒子サイズや含有量の変化による材料特性の変化に対応できます。

レーザークラッディングされたマイニングピックは、耐摩耗性、長寿命、破損しにくい、火花が出ないなどの特徴を備えています。石炭生産コストの削減と作業員の労働強度の軽減に加え、マイニングピックの使用過程で発生する火花が石炭の安全な生産を脅かすという長年の課題に対する優れた解決策となります。レーザークラッディング材料の適用により、マイニングピックのクラッディング層の性能指標とクラッディング層の形状は、汎用性と制御性を備えています。レーザークラッディング材料とクラッディングプロセスの適用により、ろう付け工程における歯頭の焼鈍軟化による問題を完全に解決できます。