本发明属于金属材料表面处理领域，涉及一种二氧化钛薄膜的制备方法，对原材料进行清洁后放置于可通入流动性气体的石英反应炉内，通入氩气，烘干，然后根据欲获得不同反应产物与表面结构的需要，将炉温升至240℃‑1400℃之间特定的温度，将纯净水均匀喷涂在钛材料表面；纯水喷涂需要一定时间间隔，间隔时间长度根据反应需求选择在1秒至120秒之间。本发明提供的二氧化钛薄膜的制备方法，采用纯水在高温下直接与钛表面进行反应，通过控制反应温度、反应时间与反应间歇时间的长度，可较为准确的控制钛表面生成TiO2层的厚度、形貌、相、针状孔隙结构与金红石型TiO2的体积与长度，从而根据材料应用目标满足材料的使用性能。