自動車のエンジンメーカーは、効率の最大化と排出ガスの削減を目指して、革新的な材料と方法でエンジンの軽量化を進めている。軽量化の方法の一つとして、アルミ製シリンダーブロックに使用されている重い鋳鉄製シリンダーライナーを、耐摩耗性と熱効率に優れた軽量の素材に置き換えることが挙げられます。

 
遮熱コーティング
多くのメーカーは、重いシリンダーライナーの代わりに、遮熱コーティング（TBC）を採用しています。遮熱コーティングとは、アルミニウムブロックのシリンダーボアの入念に準備された壁にセラミックまたは複合材料をスプレーで塗布し、その後、厳密な仕様で最終仕上げを行うものです。

TBCが設計通りの性能を発揮するためには、下地処理とコーティングの各工程で、さまざまな表面を正確に測定する必要があります。

まず、シリンダー壁に機械的な活性化処理を施し、TBCが適切に付着し、スプレー塗装が適切に仕上がるように表面を整えます。コーティング中には、スプラッターの形態が発生し、コーティングに不均一性が生じる可能性があるため、最終仕上げの前後で確実に特性を確認する必要があります。最後に、スプレー後のホーニング工程では、コーティングを非常に滑らかに仕上げ、特定のクロスハッチパターンを生成します。このパターンは、スプレーコーティングのテクスチャと合わせて、適切な潤滑性を確保します。

計測の要件
シリンダーの壁を各工程で測定するためには、機械的な活性化プロセスで表面に刻まれた溝を含め、非常に粗い表面から非常に滑らかな表面までを測定できる、汎用性の高い計測システムが必要です。ZYGO社の3D光学式表面形状測定装置は、さまざまな表面形状や反射率を迅速かつ正確に測定できるため、このタスクに最適です。

複数のメーカーが光学式プロファイラーを販売していますが、ZYGOの光学式プロファイラーだけが、コヒーレンス・スキャニング干渉法（CSI）技術のユニークで差別化されたバージョンを持っています。ZYGO CSIは、すべての倍率でサブナノメートルの精度を実現し、他の市販技術よりも速く、より正確に、より広範囲の表面を測定します。ZYGOの光学式プロファイラは堅牢で、現場で実証されており、生産環境での信頼性と再現性の高い測定を日々実現しています。

遮熱コーティングプロセスの各ステップにおける計測技術

機械的活性化 - プロセスの機械的活性化ステップでは、シリンダー壁にスコアを付けます。この深さと間隔は、塗布されるTBCの量を決定するため、厳密に制御する必要があります。スコアリングの深さが浅すぎると、TBCが剥がれ落ちてしまう。また、深すぎるとホーニング加工によってTBCのピークが削られ、効果が薄れてしまうこともある。CSI技術を搭載したZYGOの3D光学プロファイラーは、250μm以上の高さの構造物を素早く、再現性よく測定することができます。

 
溶射施工 - TBC施工後、メーカーはポアがどのように発達したかを評価する必要があります。50μm2から1mm2を超えるものまで、さまざまな孔のサイズがあるため、溶射表面の潤滑性保持率を判断するのに役立ちます。これらのプリホン・コーティングは一般的に非常に粗く、反射率が低いのですが、ZYGO CSI技術と高度なデータ処理アルゴリズムにより、ZYGO光学プロファイラーはそれらを測定することができます。

 
ポストスプレー仕上げ - ポストスプレー仕上げの段階では、コーティングを非常に滑らかに仕上げ、表面に適切な潤滑性保持特性を与えるためのクロスハッチパターンを提供します。このステップでは、シリンダーの表面の仕上がりを分析し、適切なクロスハッチパターンと深さ、および最終的な気孔率（気孔密度、面積当たりの気孔容積、シリンダー深さによる気孔サイズの変化）を確認することが重要です。

 
さらに詳しく
TBCプロセスの詳細と、ザイゴの精密測定技術がどのように成功をもたらすかについては、Metrology News Webサイトの記事をご覧ください。

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