本文首先利用双层辉光离子渗镀技术在不锈钢表面形成渗Ti层，然后将渗钛试样置于真空管式炉内进行热氧化形成无膜基结合问题且成份结构可控的TiO₂薄膜。并对其组织结构、表面硬度、电化学腐蚀行为及其光催化性能进行了分析研究，取得以下结果：1、薄膜的组织成分及结构：热氧化条件对形成薄膜的成分和相结构有重要影响，并且最终影响到薄膜的性能。实验表明：渗钛试样在氧化温度低于300℃时，生成相为TiO和锐钛矿TiO₂的混晶；在400—600℃的氧化温度范围，为单一锐钛矿TiO₂结构；在650℃以上时，晶型转变为金红石结构。对试样中各主要元素的含量分布进行了分析，可看出，表面层由（Ti+O）薄膜及（Ti+O）扩散层组成，并且Ti、O元素呈梯度分布趋势，这可以显著提高膜基结合强度。同时随着氧化温度升高，钛氧化物薄膜的厚度及钛、氧元素在基底中的扩散深度增大。2、薄膜电化学行为：电化学腐蚀试验发现，在0.5M H₂SO₄、0.5M NaCl溶液中，锐钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂薄膜均表现出良好的耐蚀特性，锐钛矿型TiO₂耐腐蚀性能优于金红石型TiO₂。在0.5M H₂SO₄溶液中，锐钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂薄膜的腐蚀速度分别是4.3×10^-3g／m²h和4.54×10^-3g／m²h，基体的腐蚀速度为5.35×10^-3g／m²h；在0.5M NaCl溶液中，钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂薄膜的腐蚀速度分别是2.67×10^-3/m²h和3.85×10^-3g／m²h，基体的腐蚀速度为1.07×10^-2/m²h。3、薄膜光催化性能：在紫外光照射下，测试二氧化钛薄膜对浓度为10mg/L的甲基橙溶液的降解效果。实验结果表明：锐钛矿型TiO₂薄膜在紫外光照射下表现出良好的光催化性能，对甲基橙溶液有显著的降解作用。