Title

Avaliação e otimização da liga Pb-Sb para o processo de fundição casting-on-strap em baterias de chumbo-ácido

Evaluation and optimization of Pb-Sb alloy for casting-on-strap Process in lead-acid Batteries

Authorship

JÚNIOR, MARCOS CESAR MARTINS; JUNIOR, PAULO SÉRGIO DA SILVA; SILVA, FERNANDA BEATRIZ DE ANDRADE; LIRA, ADLA VANESSA AZEVEDO DE; VIANA, ERIVÂNIO LIMA

JÚNIOR, MARCOS CESAR MARTINS

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JUNIOR, PAULO SÉRGIO DA SILVA

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SILVA, FERNANDA BEATRIZ DE ANDRADE

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LIRA, ADLA VANESSA AZEVEDO DE

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VIANA, ERIVÂNIO LIMA

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DOI

10.5151/2594-5300-43784

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Abstract

As ligas Pb-Sb são amplamente utilizadas em baterias chumbo-ácido, especialmente no processo casting-on-strap (COS), no qual a integridade mecânica e a resistência à fissuração a quente são críticas. Em 2025, um aumento significativo nos preços do antimônio, impulsionado por restrições geopolíticas, motivou a reavaliação das especificações de liga utilizadas na produção industrial. Este estudo avalia a viabilidade de reduzir o teor de antimônio por meio da substituição da Liga X pela Liga Y, que incorpora selênio como refinador de grão. Um ensaio industrial em escala piloto foi conduzido e indicadores-chave de processo foram monitorados, incluindo a geração de escória, a estabilidade da composição da liga e a inspeção visual da qualidade das tiras. Os resultados demonstraram que a Liga Y manteve a qualidade do produto sem defeitos observados, apresentando uma perda média de escória de 2,55%, próxima ao valor de referência (2,00%). A adição de selênio contribuiu para um melhor refinamento microestrutural, mitigando o aumento da suscetibilidade à fissuração associado ao menor teor de antimônio. A otimização proposta possibilitou uma redução no consumo de antimônio, resultando em uma economia anual estimada de R$ 340.000,00. Os resultados confirmam que o uso de refinadores de grão é uma estratégia eficaz para otimizar a composição da liga, mantendo o desempenho do processo em aplicações COS.

Pb-Sb alloys are widely used in lead-acid batteries, especially in the casting-on-strap (COS) process, where mechanical integrity and resistance to hot cracking are critical. In 2025, a significant increase in antimony prices, driven by geopolitical constraints, motivated the reassessment of alloy specifications used in industrial production. This study evaluates the feasibility of reducing antimony content through the substitution of Alloy X by Alloy Y, which incorporates selenium as a grain refiner. A pilot-scale industrial trial was conducted, and key process indicators were monitored, including dross generation, alloy composition stability, and visual inspection of strap quality. The results demonstrated that Alloy Y maintained product quality with no observed defects, while presenting an average dross loss of 2.55%, close to the reference value (2.00%). The addition of selenium contributed to improved microstructural refinement, mitigating the increased cracking susceptibility associated with lower antimony content. The proposed optimization enabled a reduction in antimony consumption, resulting in an estimated annual cost saving of R$ 340,000.00. The findings confirm that the use of grain refiners is an effective strategy to optimize alloy composition while maintaining process performance in COS applications.

Keywords

Ligas de chumbo, Refinamento de grãos, Processo COS

Lead Alloys, Grain refinement, COS process