食品安全备受瞩目,食品污染问题不容忽视。316L不锈钢是食品机械中广泛应用的材料,但为了更好地保证食品卫生,食品机械加工材料需采用抗菌材料,其中添加Ag、Cu等金属元素可以显著提高不锈钢的抗菌性能。而摩擦学性能和细菌粘附菌性能是影响食品机械加工材料长效抗菌的关键因素,因此研究316L不锈钢及其含铜抗菌涂层的摩擦学性能和细菌粘附性能非常必要。但现有的研究存在两方面的问题,一是主要集中在金属等非食品材料与不锈钢的摩擦磨损研究上,这与食品材料的实际情况差距较大;二是现有的含Cu抗菌涂层研究主要集中在特定的涂层结构上,不仅很少有食品材料与涂层的对磨研究,也没有对同等Cu含量条件下不同结构的涂层细菌粘附性能进行比较探索。本论文从食品机械的实际出发,以黄豆作为食品材料的代表,研究其与316L不锈钢和含Cu氮化钛涂层之间的摩擦磨损情况。采用黄豆镶样和设计特定夹具的方式在立式万能材料摩擦磨损试验机上,重点探究载荷、转速、行程等工况条件对316L不锈钢和含Cu氮化钛涂层的摩擦学性能的影响,采用质构仪、显微硬度计、光学显微镜、接触角测试仪、三维形貌仪、扫描电子显微镜等分析仪器,研究了试样的硬度、表面形貌、涂层结构、磨痕表面粗糙度和磨痕形貌等表面属性对其摩擦学性能的影响,并初步探索316L不锈钢和含Cu氮化钛涂层表面性能和细菌粘附性能之间的联系。本论文的研究将有助于促进摩擦学理论在食品机械中的拓展,并为食品机械材料的选择和应用提供技术指导。研究结果表明,对于黄豆/不锈钢摩擦副,载荷和行程对其摩擦学性能的影响较为显著。随着载荷增大,摩擦系数先增大后减小,载荷100 N下摩擦系数约为0.22,黄豆磨损表面尺寸变大,不锈钢磨痕宽度变大,磨痕犁沟变深,磨痕表面粗糙度值增高,载荷200 N下磨痕宽度4.65 mm;行程试验表明,摩擦系数稳定值约为0.22~0.25,当试验时间从0.5 h增加到1 h时,黄豆和不锈钢的磨痕宽度均增加,当时间增加到2h后,摩擦副的磨痕宽度和磨损形貌的变化不大,但不锈钢磨痕表面氧含量有所增加,预示着磨损有所加剧。对于黄豆/含铜氮化钛涂层摩擦副,其摩擦学性能与黄豆/不锈钢摩擦副相比得到显著改善,其摩擦系数稳定值约为0.08~0.13,三种结构涂层中TiN/TiN-Cu/Cu涂层摩擦系数的稳定值取值最大,TiN/Cu涂层最小;其磨痕宽度明显降低,三种结构涂层中Ti N/TiN-Cu/Cu涂层的耐磨性能最好,磨痕宽度约为1.61 mm,磨痕表面粗糙度约为27.5 nm。黄豆/不锈钢和黄豆/含铜涂层的磨损机理均以磨粒磨损为主,由于含铜涂层硬度提高和Cu的存在,其磨损性能得到显著改善。细菌粘附试验初步结果表明,随时间增长,试样表面细菌粘附量增长,材料表面细菌粘附性能受材料表面粗糙度影响。