为提高大气等离子喷涂(APS)TiO_2陶瓷涂层的结合强度及其摩擦磨损性能，采用喷雾造粒的纳米结构TiO_2粉末为原料，利用APS工艺制备出TiO_2陶瓷涂层，研究了涂层的显微组织、相组成、力学性能和摩擦磨损性能，并与常见的微米级TiO_2粉末制备的陶瓷涂层组织性能进行了对比。结果表明，微米TiO_2粉在喷涂前后相成分从板钛矿变为金红石和锐钛矿的混合相；而纳米团聚的TiO_2粉喷涂前后无明显的相成分变化，均以金红石相为主。纳米TiO_2涂层的孔隙率为1.4%,低于微米粉涂层的3.3%。纳米TiO_2涂层的力学性能优于微米涂层，微米涂层硬度为934.2　HV_(0.1),而纳米涂层的硬度为1　349　HV_(0.1);纳米和微米涂层的弹性模量分别为203.1和185.8　GPa;纳米涂层的断裂韧性为2.1　MPa·m~(1/2),略高于微米涂层的2.0　MPa·m~(1/2);纳米涂层的结合强度可达46.8　MPa,是微米涂层的3.18倍(14.7　MPa)。此外，在相同的摩擦条件下，纳米TiO_2涂层的摩擦因数为0.69,比微米TiO_2涂层更低，纳米涂层的磨损体积也比微米涂层更少。综合来说，纳米TiO_2涂层相对于微米级TiO_2涂层体现出更好的综合力学性能。