تیتانیوم در دمای اتاق در هوا پایدار است و تنها زمانی که در دمای بالا برای مدتی حرارت داده شود تغییرات "رنگارنگ" ایجاد می کند. این عمدتاً به این دلیل است که وقتی فلز تیتانیوم در هوا گرم می شود، با اکسیژن واکنش داده و یک اکسید متراکم تشکیل می دهد. فیلماین فیلم اکسید نه تنها می تواند از سطح فلز تیتانیوم محافظت کند، بلکه باعث تغییر رنگ تیتانیوم نیز می شود.
معادله واکنش برای اکسیداسیون تیتانیوم Ti+O2==TiO2 است، شرایط واکنش گرمایش در دمای بالا است.هنگامی که دما پایین است، لایه اکسید روی سطح تیتانیوم تقریبا شفاف است، که با چشم غیر مسلح به سختی قابل مشاهده است، اما با افزایش دما، لایه اکسید به آرامی ضخیم می شود و با نور تداخل پیدا می کند و به نظر می رسد رنگ متفاوت برای چشم انسانبنابراین ضخامت لایه اکسیدی رنگ سطح تیتانیوم را تعیین می کند.
بر اساس مطالعات مربوطه، پس از نیم ساعت حرارت دادن در هوا، سطح تیتانیوم گرم شده در دمای 200 درجه سانتیگراد سفید نقره ای، 300 درجه سانتیگراد زرد روشن، 400 درجه سانتیگراد زرد طلایی، 500 درجه سانتیگراد آبی، 600 درجه سانتیگراد به رنگ بنفش، 700 است. ℃ - 800 ℃ خاکستری قرمز، 900 درجه خاکستری است.