Среди значительного многообразия упрочняющих технологий, используемых во всём мире, особое место занимают плазменные методы нанесения функциональных покрытий, проводимые при атмосферном   давлении   без   использования сложного вакуумного оборудования, различных ванн и камер. Это в основном связано с  применением   простого  и  доступного оборудования, близкого по своей сущности к сварочному, которое практически может использоваться на любых предприятиях малого, среднего и крупного бизнеса.  Ведь  известно, что   сварочное   оборудование выпускается в большом количестве и имеется почти на каждом промышленном     предприятии. Альтернативное   дорогостоящее и сложное оборудование для вакуумного нанесения износостойких покрытий, лазерное оборудование для упрочнения и восстановления    геометрических размеров используется, в основном, специализированными фирмами, предоставляющими услуги по нанесению упрочняющих покрытий или восстановлению изношенных деталей.

При изготовлении деталей формообразующей оснастки применяются традиционные технологические операции получения заготовки, механической, термической, абразивной обработки, в отдельных случаях - химико-термической обработки или электролитического хромирования. В соответствии с чертежом, контролируемыми параметрами являются геометрические размеры, шероховатость поверхности и твёрдость, характеризующая получаемое фазовое и структурное состояние поверхностного слоя и сердцевины деталей.

Резервы свойств исходных материалов и общеизвестных технологий, используемые при изготовлении деталей формообразующей оснастки, с точки зрения повышения износостойкости, практически выбраны полностью. Одним из новых направлений на этом пути является применение современных технологий нанесения нанопокрытий.

Повышение долговечности деталей пресс-форм и другой технологической оснастки за счёт нанесения алмазоподобного тонкоплёночного (до 3 мкм) нанопокрытия в безвакуумном пространстве относится к ново¬му направлению промышленных технологий. Отличительными особенностями данного метода является минимальный нагрев изделий при обработке, составляющий порядка 100°С, использование малогабаритного и манёвренного     оборудования,  не требующего вакуума. Данный процесс упрочнения изделий, изготавливаемых с помощью традиционных методов, используется на заключительной стадии их изготовления, поэтому он назван финишным плазменным упрочнением (ФПУ).

Основным принципом нанесения алмазоподобного нанопокрытия, взятым за основу технологии ФПУ, является разложение паров жидких технологических препаратов, вводимых в плазмохимический генератор дугового плазмотрона, с последующим прохождением плазмохимических реакций и образованием покрытия на изделии.

Близким аналогом данного процесса являются физические методы осаждения покрытий из паровой фазы в вакууме (методы PVD). Но в отличие от них в процессе ФПУ покрытие образуется при температуре и давлении окружающей среды без использования вакуумных камер. Кроме того, износостойкие покрытия, наносимые в вакууме методами PVD на подложку с температурой поверхности менее 400°С, обычно имеют низкую адгезию.

В качестве источника тепловой энергии для нанесения алмазоподобного нанопокрытия при ФПУ используется плазменная струя, истекающая при атмосферном давлении из малогабаритного дугового плазмотрона, оснащённого плазмохимическим генератором. Использование такой плазменной струи предопределяет локальность воздействия, возможность упрочнения изделий любых габаритов и во всех пространственных положениях, а также гибкость в управлении.

В качестве плазмообразующего газа, используемого в оборудовании для ФПУ, выбран аргон, применение которого основывается на требовании долговечности и надёжности элементов плазмотрона и генератора при длительном ведении процесса. При этом стойкость катодного и анодного узла достигает порядка 1000 часов непрерывной работы.
Конструктивно плазмотрон имеет две автономные части. Первая часть состоит из катодного и соплового узлов, вторая часть - плазмохимический генератор, содержит анодный узел с межэлектродными вставками, узел ввода паров технологических препаратов и формирователь потока. На основе анализа свойств перспективных материалов было предложено реализовать при ФПУ нанесение покрытия на основе оптимизированного состава карбидов, нитридов и оксидов кремния. Характеристики такого покрытия близки к свойствам алмаза (высокая твёрдость порядка 52 ГПа, низкий коэффициент трения - 0,07 по стали ШХ15, химическая стойкость к кислотам и щелочам, высокое удельное электрическое сопротивление - 1010 Ом-м, прозрачность и др.)

Для условий плазмохимического осаждения такого покрытия требуется наличие в плазменной струе компонентов в ионизированном или атомарном состоянии. С целью сохранения малых габаритов и манёвренности выбранного источника тепловой энергии - дугового плазмотрона следует ориентироваться на способ подачи исходных веществ в дуговой канал в газообразном виде. Однако подача такого элемента как кремний в плазменную струю в газообразном состоянии затруднена. Его можно получать путём разложения химических соединений непосредственно в реакционной камере плазмохимического генератора с инертной атмосферой и при высокой температуре, поддерживаемой дуговым разрядом.